用于飞秒脉冲激光腔内的啁啾镜的优化设计

介绍了啁啾镜的基本原理和优化设计思想 ,阐述了优化设计的基本过程 ,并通过计算机优化计算了啁啾镜设计。具体分析了影响啁啾镜色散补偿特性的几个主要因素 ,如色散量、色散带宽、膜层数以及膜层的厚度变化对啁啾镜光学特性造成的影响。其中色散量的控制和色散带宽的选择是最重要的优化设计指标     

双倍密度光栅的飞秒压缩技术

飞秒激光技术是当前激光前沿领域的发展内容之一,飞秒脉冲的压缩手段更是其中重要的研究内容。在飞秒脉冲的压缩中,必须使用负的色散元件来补偿飞秒激光钛宝石晶体本身所具有的正的色散以实现压缩。现有的负色散补偿技术包括使用以下三种方式:高密度光栅对、棱镜对、啁啾镜。这三种补偿方式各有优缺点,其中,传统的高密度光栅对只能提供较大的色散量,往往用于飞秒脉冲大范围的展宽和压缩;啁啾镜提供的啁啾量较小,成本也太高;棱镜对的色散能力较小,需要较长的工作距离才能有足够的色散量,往往体积庞大,而且也太重。因此,发展一种新型的补偿方…     

光脉冲在非啁啾光纤光栅中的透射传输研究

基于均匀布拉格光纤光栅的色散特性,阐述了激光啁啾脉冲的传输演变特性,研究了工作于传输方式的非啁啾光纤光栅的透射传输特性.讨论了光源线宽、光栅长度、光栅耦合系数等光栅参数以及初始脉宽、初始啁啾等参量对补偿光纤长度的影响,通过理论计算和模拟实验研究光栅对脉冲的补偿能力.     

EDFA中基孤子脉冲的传输及啁啾特性

文章数值分析了负色散掺铒光纤放大器(EDFA)中基孤子脉冲传输及啁啾特性,给出了一种利用EDFA获得线性啁啾的新方法.数值分析结果发现:增益系数μ>1时,基孤子脉冲在EDFA中传输能够获得很好的线性啁啾,并且啁啾的特性受选取的EDFA长度L的影响,L越大时线性啁啾越明显,线性啁啾所占的脉冲区域越窄.最后计算了输出脉冲在啁啾补偿后获得的压缩因子和基座能量比.     

脉冲初始啁啾对色散管理孤子传输性能的影响

本文数值分析了脉冲始啁啾对色散控制孤子传输性的影响,得出的结论为：适当地选择正的初始啁啾可以提高后补偿系统中孤子的传输特性;负啁啾可以提高前补偿系统中孤子的传输性能。初始啁啾参量的大小与色散补偿的结构以及平均输入功率有关,并提出对采用啁啾技术的色散管理孤子系统设计的新方法。     

光脉冲在非啁啾光纤光栅中的透射传输研究

基于均匀布拉格光纤光栅的色散特性,阐述丁激光啁啾脉冲的传输演变特性,研究了工作于传输方式的非啁啾光纤光栅的透射传输特性。讨论了光源线宽、光栅长度、光栅耦合系数等光栅参数以及初始脉宽、初始啁啾等参量对补偿光纤长度的影响,通过理论计算和模拟实验研究光栅对脉冲的补偿能力。     

初始啁啾补偿光纤色散效应的数值研究

以具有初始啁啾的高斯脉冲在单模光纤中的传输为例,分析、计算了线性初始啁啾对光纤二阶、三阶色散效应的影响,指出了初始啁啾进行色散补偿的适用范围和条件,并对二阶、三阶色散完全补偿光纤链路中40Gbit/s短脉冲传输效果进行了数值计算,结果表明,依据入射功率选择合适的初始啁啾,能使脉冲稳定传输距离大幅提升.     

线性啁啾光纤光栅反射谱特性与啁啾量关系的模拟研究

从耦合模方程出发,利用传输矩阵法,模拟研究了线性啁啾光纤光栅的反射谱特性,给出了反射谱的３ｄＢ带宽、反射峰值、峰值波长处的色散和边带抑制率与啁啾量的关系曲线,并得到了啁啾量优化取值范围。     

负色散镜的设计、制备及在掺钛蓝宝石激光谐振腔内的使用

根据钛宝石激光器的要求设计了性能优良的两种负色散镜(NDM1和NDM2)。NDM1同时引入啁啾效应和G-T效应产生大的群延迟色散量以减少光在负色散镜上的反射次数。NDM2仅引入G-T效应产生较小的群延迟色散以补偿腔内自相位调制带来的部分啁啾。选用离子束溅射法制备了这两种负色散镜。用分光光度计测试了它们的透射率。结果表明,所制备的负色散镜的性能与设计性能非常接近。使用这两种负色散镜进行掺钛蓝宝石激光谐振腔内色散补偿实现了飞秒脉冲锁模,获得了15 fs的超短脉冲。     

高斯脉冲在光纤中传输的光纤光栅色散补偿研究

高斯脉冲在光纤中传输一段距离后，啁啾系数和脉冲宽度均要发生变化，不同啁啾系数和脉冲宽度的高斯脉冲经过啁啾光纤光栅反射后的脉宽压缩特性也不同。本文介绍了啁啾高斯脉冲在光纤中的传输特性以及啁啾高斯脉冲经啁啾光纤光栅反射后的传输特性。理论分析和实验均表明，使用啁啾光纤光栅实现长距离色散补偿时，最佳色散补偿长度与光栅位置有关。     

无初始啁啾高斯光脉冲的色散展宽及色散补偿

对无初始啁啾高斯脉冲在普通单模光纤中的传输特性及线性啁啾光纤光栅的色散补偿特性进行了理论分析和数值模拟。结果表明,光纤的色散导致了传输脉冲的展宽,线性啁啾光纤光栅能够实现对展宽脉冲的良好补偿,啁啾光栅时延曲线的平滑度和线性度都是影响其色散补偿性能的重要因素。本文对啁啾光纤光栅的制作及其在色散补偿中的应用有一定的指导意义。     

增益开关半导体激光器超短光脉冲消啁啾研究

增益开关半导体激光器的输出光脉冲具有“红移”啁啾，本文对具有不同时域及频域特性的啁啾光脉冲采用F－P滤波和正常色散光纤补偿两种消啁啾的效果进行了理论研究．结果表明，这两种消啁啾方法在单独运用时，都只能在一定的超短光脉冲脉宽和诺宽特性条件下，获得近变换极限光脉冲，而两种消啁啾方法的结合则可以改善消啁啾效果．实验结果也证明了理论计算的结论．     

偏振模色散和时延抖动对啁啾光纤光栅色散补偿特性的影响

对存在偏振模色散(PMD)和群时延(GD)抖动的非理想线性啁啾光纤光栅的色散补偿特性进行了研究。实验测量了啁啾光纤光栅的群时延谱和偏振模色散光谱，理论分析和实验测量表明，啁啾光纤光栅差分群时延(DGD)抖动与其时延抖动密切相关。通过数值模拟方法，计算了线性啁啾光纤光栅偏振模色散眼图代价与入射到啁啾光纤光栅色散补偿器的光信号的偏振方向的关系，计算结果表明在使用啁啾光纤光栅色散补偿器时应对光信号的偏振方向进行调整，以获得最佳补偿效果。另外结合实验数据，模拟计算并讨论了非理想线性啁啾光纤光栅群时延抖动和偏振模色散引起的信号的展宽和脉冲形状的劣化。     

偏离布儒斯特角情况下四棱镜组二阶、三阶色散的解析表示

1984年FOrk等人提出的四棱镜组可以产生正负可调的群速色散，用来补偿自相位调制所产生的惆嗽，使得它在超短脉冲振荡器和放大器中均得到十分广泛的应用．现在自锁模掺钛蓝宝石激光器中，用石英棱镜组和啁啾镜联合进行色散补偿，已获得6．5fs的光脉冲．最近又有压缩至4．6fs的报导．随着脉冲宽度的进一步减小，不光要补偿二阶色故，还必须补偿三阶及更高阶色散．为了获得短于10fs的光脉冲，在自锁模固体激光器中，人们采用短的激光晶体并用石英棱镜代替玻璃棱镜进行色散补偿以减小三阶色散，利用棱镜对和啁啾镜联合来进行高阶色散补偿．目…     

极紫外啁啾多层膜反射镜产生亚飞秒脉冲

超短超强激光与稀有气体相互作用产生高次谐波获取亚飞秒脉冲是近年来超短超快光学的研究热点之一.具有谐波选择和啁啾补偿作用的极紫外啁啾多层膜反射镜是产生亚飞秒脉冲的有效元件.阐述了运用极紫外啁啾多层膜反射镜由高次谐波得到哑飞秒脉冲的机制,计算了特定实验条件下高次谐波产生过程中的啁啾,利用遗传算法完成了极紫外啁啾多层膜反射镜的设计,模拟分析了其产生亚飞秒脉冲的作用.结果表明,所设计极紫外啁啾多层膜反射镜能够获得半峰全宽为132 as的脉冲.     

超高斯啁啾光脉冲在单模光纤中传输的演化行为

本文从激光脉冲在单模光纤中传输所满足的非线性薛定谔方程出发,通过分步傅里叶变换方法,数值研究了超高斯啁啾光脉冲在单模光纤中脉冲形状的演化.研究表明,超高斯脉冲在单模光纤中传输将经历一个从近平顶、多峰、最后到单峰的演变过程,且高阶色散将引起脉冲形状发生畸变;在GVD和SPM效应的共同作用下,无啁啾的超高斯脉冲在特定条件下将出现孤子演变,具有正啁啾的超高斯脉冲在传输的初始阶段,脉冲形状的变化非常剧烈,而由于负初始啁啾减弱了非线性与色散效应引起的频率啁啾,所以其脉冲波形的变化平缓一些.研究表明,SPM产生的啁啾对入射脉冲的初始啁啾有一定的补偿作用.     

一种光纤光栅啁啾度调谐的新方法

提出了一种基于两端固定压杆的光纤光栅(FBG)啁啾度调谐的新方法,在FBG中引入线性应变,实现中心波长无移动啁啾度调谐。结合材料力学分析了FBG啁啾度调谐的原理,仿真分析了啁啾度调谐过程中的光栅反射谱和时延特性。带宽展宽调谐的实验实现了啁啾光纤光栅(CFBG)的带宽从6.52nm增加到12.78nm;而带宽压缩调谐实现了CFBG的带宽从6.57nm压缩到0.95nm。该啁啾度调谐方法在CFBG动态色散补偿以及利用CFBG的带宽信息实现温度无补偿的压力、位移等物理量的传感有着重要应用。     

啁啾管理调制格式中光谱整形滤波器优化

讨论了啁啾管理调制中光谱整形滤波器的作用及对直接调制激光器输出啁啾的影响,并对光谱整形滤波器种类、带宽、中心频率、阶数及滤波器在系统中的位置等进行了系统性的优化。结果表明优化后带宽为8.4 GHz、中心频率为193.1237 THz的1阶高斯型滤波器在滤波器前置无色散补偿啁啾管理光纤传输系统中性能最好,其1dB眼开度代价所对应的色散容限为5047 ps/nm。     

PMD补偿系统中啁啾光纤光栅的啁啾系数和有效折射率的选择

啁啾光纤光栅是用于偏振模色散补偿的重要光无源器件。本文对基于两个啁啾光纤光栅的偏振模色散补偿系统进行了分析。重点分析了啁啾光纤光栅的一阶啁啾系数c1和两个光栅之间的有效折射率差△n变化对系统补偿特性的影响，并进行了数值仿真。     

宽频带亚10fs钛宝石激光器的特性研究

由于FDMS(Frequency Dependent Mode Size)效应,对于一定孔径的抽运光,各频谱成分所获得的增益放大不同,将产生一个频谱过滤器的作用,限制脉冲带宽的增加.当其它限制脉冲压缩效应得到控制时,FDMS效应就成为产生亚10fs脉冲的主要障碍.采用银膜反射镜或宽带啁啾反射镜等手段,主要是减少元件对带宽的限制和补偿高阶色散,并未削弱FDMS效应的影响. 我们依据本室提出的"厚透镜"理论,在典型的非对称"X"型四镜棱镜对激光谐振腔结构中,让激光器工作在下稳定区的上边界附近,采用软光阑锁模.这时在钛宝石棒内腔模光斑将随脉冲强度增大而增大,当调节抽运光的聚焦使其光斑尺寸大于腔模时,两光束的耦合将随光强增大而得到改善,腔模获得的增益会增加.利用这种增益调制效应有利于实现自启动锁模,并能减弱FDMS效应的影响,有利于得到较宽频谱.基于以上理论,我们采用宽带介质膜反射镜作为激光器端镜,获得最大的频谱半高全宽达144 nm、中心波长735 nm的宽带频谱输出.调整腔内参数,采用低色散棱镜对进行腔外色散补偿,在中心波长750nm处获得了8.5 fs超短脉冲的输出,其带宽为93 nm,平均功率300 mW.(OB9)