氧化石墨烯锁模飞秒掺铒光纤激光器

被动锁模超短脉冲掺铒光纤激光器由于结构紧凑、性能稳定、光束质量好以及人眼安全等特性,被广泛应用于光纤通信、光电传感、生物医学以及材料加工等众多领域。本课题组实现了新型可饱和吸收材料——氧化石墨烯被动锁模的飞秒掺铒光纤激光器。近年来,石墨烯由于其独特的非线性光学特性以及价格低廉、制备简单等优势成为超短脉冲激光     

线形腔半导体可饱和吸收镜被动锁模掺镱光纤激光器

皮秒脉冲在超连续谱光源中具有重要应用,基于线形腔搭建了半导体可饱和吸收镜(SESAM)被动锁模皮秒脉冲掺镱光纤激光器,详细分析对比了激光器中所用光纤光栅的反射率、反射带宽以及SESAM的宏观特性参数对锁模激光器输出脉冲特性的影响。实验结果表明:选择10%反射率和0.3nm反射带宽的光纤光栅比较有利于激光器的稳定锁模;光纤激光器对SESAM参数的适用范围比较大,SESAM的非饱和损耗对激光器输出平均功率影响较大,SESAM的非饱和损耗越小,激光器输出脉冲的平均功率越高。     

基于石墨烯可饱和吸收的锁模光纤激光器研究

报道了一种基于单层石墨烯可饱和吸收体调Q锁模的全保偏结构掺铒光纤激光器。研究了单层石墨烯作为可饱和吸收体实现调Q锁模后的激光特征,获得了中心波长1557.69 nm的激光输出。调Q锁模脉冲包络重复频率11.49~40.41 kHz范围变化,包络宽度在10.1~3.62 μs范围变化。在泵浦功率为191.3 mW时,激光器最大输出平均功率9.354 mW,最大光-光转换效率为4.89 %。     

基于饱和吸收镜的被动锁模掺铒光纤激光器

为了研究基于半导体可饱和吸收镜的被动锁模光纤激光器的输出特性,采用1480nm的半导体激光器作为抽运源,利用掺铒光纤作为增益介质,以及光纤环行器、偏振控制器、波分复用器和耦合器等构成了环形腔结构的被动锁模光纤激光器。实验中获得了峰值波长1586nm、光谱宽度4.8nm、重复频率11.2MHz、最大平均输出功率8.4mW的稳定锁模激光脉冲输出。结果表明,调整光纤偏振控制器会使光纤激光器输出脉冲的时域波形略微发生变化,在实际应用中需要注意偏振态变化对锁模光纤激光器输出脉冲时域特性的影响。这一结果对于半导体可饱和吸收镜在被动锁模光纤激光器中的应用及其特性具有一定帮助。     

基于石墨烯的被动锁模掺铒光纤孤子激光器

报道了石墨烯作为可饱和吸收体的被动锁模掺铒光纤孤子激光器。采用环形腔结构,在抽运功率为370.4mW时,产生了重复率为3.16MHz,脉宽约为1.32ps,平均输出功率为1.07mW的锁模脉冲,其单脉冲能量为0.338nJ,并观察到激光中心波长在1556.72～1558.76nm之间可调。基于Ginzburg-Landau方程进行了数值模拟,得到的结果和实验一致。     

利用半导体可饱和吸收镜实现的全光纤被动锁模激光器

设计了包含半导体可饱和吸收镜(SESAM)、单包层高掺Yb增益光纤和光纤布拉格光栅(FBG)的全光纤激光器,实现了皮秒级,中心波长约为1064 nm,3 dB线宽约为0.4 nm,重复频率约为17.3 MHz的稳定的连续(CW)被动锁模脉冲输出。观察并分析了输出激光随抽运功率升高和降低的变化过程,升高过程中连续锁模启动时抽运功率阈值为50 mW,降低过程中能够实现稳定锁模的最小抽运功率为37 mW。随着抽运功率的加大,首先出现调Q现象。然后出现连续锁模,并伴有很小幅度的调Q现象。继续加大功率,脉冲会出现分裂;抽运功率越大,单脉冲分裂成的多脉冲越多,多脉冲调制越强。在较少脉冲演变为较多脉冲的过程中,会出现调制的不稳定性。当抽运功率足够大时.会出现多脉冲个数及峰值的不稳定现象。半导体可饱和吸收镜被动锁模会使输出激光谱线加宽,随着抽运功率的加大和锁模的加强,输出激光谱线逐渐加宽。随着脉冲分裂个数增多,单个脉冲脉宽变窄。在多脉冲调制阶段,外界微扰会对系统产生一定影响。     

基于氧化石墨烯被动锁模的窄线宽皮秒脉冲掺铒光纤激光器

报道了用氧化石墨烯作为可饱和吸收体的全光纤结构皮秒脉冲掺铒光纤激光器。该激光器的线形谐振腔由窄带的光纤布拉格光栅和氧化石墨烯可饱和吸收镜构成。当抽运功率为22mW时,实现了稳定的重复频率为5.82MHz的锁模激光脉冲输出,脉宽为87ps,光谱中心波长为1549.3nm,3dB谱宽为0.06nm,信噪比为66dB。     

石墨烯锁模掺铒光纤脉冲激光器的实验研究

利用高分子聚合物聚乙烯醇(PVA)易成膜且机械性能优良的特点,将微米尺寸的石墨烯薄片制成大尺寸的石墨烯-PVA薄膜.分别测量了石墨烯-PVA薄膜与石墨烯片的拉曼光谱,发现二者具有同样的特征.研制了用该石墨烯-PVA薄膜作为饱和吸收体,具有环形腔结构的被动锁模掺铒光纤激光器,获得了峰值波长1532.75 nm,重复频率8...     

机械剥离石墨烯被动谐波锁模掺铒光纤激光器

基于机械剥离方法,即通过胶带反复剥离高定向热解石墨,制备得到少层石墨烯,并将其作为可饱和吸收体实现了被动谐波锁模掺铒光纤激光器。在抽运功率约135 m W时,获得了中心波长1568.3 nm,脉冲宽度1.82 ps,3 d B带宽1.7 nm,重复频率1.646 MHz的基频锁模激光输出。通过增加抽运功率和调节腔内偏振,可以获得谐波锁模,谐波阶数最高达到基频的47阶(77.36 MHz)。同时,研究了不同阶谐波锁模时,输出功率、脉冲宽度和单脉冲能量的变化。     

基于量子点可饱和吸收镜的锁模激光器

锁模光纤激光器在工业加工、光通信、光学传感等领域有广泛的应用.由于在GaAs基板上制备的InAs量子点(QD)半导体可饱和吸收镜(QD-SESAM)增益谱较宽、成本较低,将其应用于锁模光纤激光器具有非常大的潜力.然而,生长发光中心波长(λ)为1550 nm的高性能QD-SESAM仍然十分困难.采用分子束外延(MBE)生长制备了1550 nm GaAs基InAs QD-SESAM,通过在SESAM上表面生长厚度为λ/4的SiO2层,将QD-SESAM的调制深度提升至1.4％.使用这种新型的QD-SESAM优化了耦合效率,成功地构建了稳定的环形腔被动锁模掺铒光纤激光器,其斜率效率为2.2％,脉冲宽度为2 ps,重复频率为16.5 MHz,最大输出功率约为4.1 mW.结果 表明,这种带有λ/4厚度SiO2层的QD-SESAM在制备高性能锁模激光器方面具有非常大的应用潜力.     

基于半导体可饱和吸收镜的可调谐光纤激光器

为了实现锁模光纤激光器的波长可调谐, 采用半导体可饱和吸收镜(SESAM), 搭建了环形腔被动锁模掺镱光纤激光器。在腔内无偏振控制器及可调谐滤波器等器件的前提下, 通过改变光纤跳线端面至SESAM的距离, 实现光谱在1029.5nm~1042.7nm之间的稳定可调谐, 基频重复频率为18.0MHz, 脉冲宽度为130ps, 锁模脉冲信噪比达44dB。结果表明, 该锁模光纤激光器具有较高的信噪比及较宽的可调谐范围。该研究为可调谐被动锁模光纤激光器的研制提供了重要的参考价值。     

全保偏非线性偏振环形镜锁模掺铒光纤激光器

研究了基于非线性偏振环形镜锁模的全保偏光纤激光器锁模机制。在非线性偏振环形镜中,用偏振分束器取代传统的非线性放大环形镜锁模激光器中的光纤耦合器,并辅以非互易性元件和增益光纤,作为全保偏光纤激光器中实现稳定锁模的核心器件。构建了一台基于非线性偏振环形镜的掺铒光纤锁模激光振荡器,实现了重复频率75 MHz,时域脉冲宽度141 fs,总输出功率约30 mW的稳定锁模脉冲序列输出。该激光器具有双向输出,且通过调节腔内波片可调节输出功率。此外,对激光器输出功率和重复频率的稳定性进行了评价,在自由运转情况下,1 h内输出脉冲序列的平均功率波动小于0.05%,重复频率的1 s相对稳定度为2.010-8。该结构的全保偏光纤激光器可开机自启动锁模,且环境稳定性高、重复频率较高、脉冲宽度窄,能满足激光测距、激光加工、激光光谱成像、航天等应用对超短脉冲光源的需求。     

同步泵浦锁模掺铒光纤激光器

通过对泵浦光源半导体激光器(LD)的驱动电源进行正弦调制,实现了掺铒光纤激光器(EDFL)的同步泵浦锁模。在相应于谐波锁模、有理数谐波锁模条件下得到了稳定的脉冲输出。对重复频率544．431。kHz的二次谐波锁模脉冲序列,脉冲宽度为420．4ns,占空比为1．0：4．4,峰值功率为3．34mW;实验中还观察到了自调Q现象,脉冲序列的重复频率为18．25MHz,脉冲半宽度为8ns,占空比为1．0：6．9,峰值功率为2．3mW。     

半导体可饱和吸收镜的被动锁模研究

介绍了半导体可饱和吸收镜的结构及参量,分析了其被动锁模的原理,并对影响被动锁模稳定输出,造成Q脉冲包络输出原因进行了分析讨论,从三个方面提出了优化方案.     

1027nm大模场双包层光子晶体光纤半导体可饱和吸收镜锁模激光器

报道了基于半导体可饱和吸收镜锁模的大模场面积双包层掺镱光子晶体光纤(PCF)激光器。激光器采用环形腔结构,腔内无色散补偿机理,使其工作在全正色散锁模状态,在耦合进入光子晶体光纤的功率为12.2W时获得了脉冲宽度为3.3ps,重复频率高达93.33MHz的稳定锁模脉冲激光输出,中心波长为1027nm,3dB线宽为1nm,在耦合进入光子晶体光纤的功率为14W时获得最高输出功率150mW,激光器可连续稳定工作2h以上,没有出现失锁现象。在不同实验条件中,观察到调Q锁模和脉冲分裂现象,并分别给出了分析和解释。     

半导体可饱和吸收镜被动锁模Nd:YAG激光器的研究

利用自行研制的半导体可饱和吸收镜(SESAM)，在5W光纤耦合半导体激光器端面抽运的Nd：YAG激光中，实现了半导体可饱和吸收镜被动锁模，获得了稳定的皮秒锁模激光输出。经自相关仪测量，其锁模激光脉冲宽度小于10ps。实验采用直腔结构的谐振腔，该腔结构简单，易于调整，实现可饱和半导体吸收镜稳定锁模时，光～光转换效率达到19％。     

半导体可饱和吸收镜被动锁模Nd∶YAG激光器的研究

利用自行研制的半导体可饱和吸收镜 (SESAM ) ,在 5W光纤耦合半导体激光器端面抽运的Nd∶YAG激光中 ,实现了半导体可饱和吸收镜被动锁模 ,获得了稳定的皮秒锁模激光输出。经自相关仪测量 ,其锁模激光脉冲宽度小于 10 ps。实验采用直腔结构的谐振腔 ,该腔结构简单 ,易于调整 ,实现可饱和半导体吸收镜稳定锁模时 ,光 光转换效率达到 19%。     

锁模铒光纤激光器

锁模铒光纤激光器在１９９６年６月加州阿纳海姆举行的激光电光学会议上（ＣＬＥＯ’９６），Ｃｌａｃｋ－ＭＸＲ公司的工程师展示了一种波长为１．５５μｍ的二极管京浦的商品化锁模饵光纤激光振荡器，输出脉宽短于１００ｆｓ。１．５５μｍ波长是高数据率通讯的重要波长...     

石墨烯被动锁模谐波阶数可调的掺铒光纤孤子激光器

采用石墨烯被动锁模的掺Er光纤(EDF)环形腔,获得稳定的谐波阶数可调的孤子脉冲激光。通过调节EDF环形腔中的偏振控制器(PC)改变光腔损耗,实现了锁模谐波从一阶至四阶的可控运转。连续锁模基频重复频率为3.873MHz,中心波长为1 557.6nm,谱线宽度为4.5nm,有明显孤子边带,信噪比(SNR)约为45dB,二、三和四次谐波锁模脉冲重复频率分别为7.745、11.618和15.491MHz。本文的实验结果可用工作于反常色散区锁模激光器的多孤子形成机理来解释。     

半导体可饱和吸收镜锁模光抽运垂直外腔面发射半导体激光器

介绍了半导体可饱和吸收镜锁模光抽运垂直外腔面发射半导体激光器的原理、基本结构特点、应用及设计中的主要问题,对其研究进展及未来发展趋势作了分析和总结。