可调谐被动锁模掺铥光纤激光器

为了实现波长可调谐被动锁模掺铥光纤激光器，提出了基于激光腔随机双折射效应通过调节激光偏振态来改变被动锁模掺铥光纤激光器的工作波长的方法，并进行了原理分析和实验验证。结果表明，调节偏振控制器可实现在2010nm，2019nm，2024nm，2050nm等多个中心波长处的锁模脉冲输出，同时在单个中心波长附近，还可以精密调谐。这种可调谐锁模激光器结构简单、可调谐性好，对光通信、超快光学、医学、遥感技术和雷达等应用中光源的选择有一定的参考价值。     

主动锁模光纤环形激光器的悬臂梁调谐法

利用悬臂梁来对光纤光栅的Bragg波长进行调谐,并将可调谐光纤光栅用于主动锁模光纤环形激光器中,获得了5.24nm的波长调谐范围。同时,在1547.883nm处,获得了脉宽为55ps,谱宽为0.017nm锁模脉冲输出。     

双波长可切换飞秒锁模光纤激光器

报道了基于非线性偏振旋转技术的双波长可切换飞秒锁模光纤激光器.通过改变泵浦功率以及偏振控制器状态,激光器在波长1533.2 nm和1557.2 nm处可实现双波长锁模,两个波长的间隔为24 nm.在这两个波长之间还可实现可切换运作,对应的3 dB带宽分别为5.53 nm和4.69 nm,脉冲宽度分别为730 fs和89...     

大模场面积光纤激光器拉锥法模式选择

大模场面积(LMA)光纤激光器的光束质量通常比单模光纤激光器的光束质量差。采用光纤拉锥的方法进行模式选择,从而提高大模场直径光纤激光器的光束质量。拉锥区距光纤激光器的输出端约5 mm,纤芯最小为9μm,约为未拉锥部分纤芯直径26μm的1/3。实验研究表明,在拉锥后,光纤激光器的光束质量因子M2由3.50减小为1.81,相应的斜率效率由63.6%减小为51.1%。虽然拉锥后最大输出功率减少了约19.8%,但其亮度增大为拉锥前的3倍。     

主动锁模飞秒光纤激光器

报道了主动锁模飞秒脉冲掺Er3 光纤激光器的实验结果。在光纤环形腔中通过引入粗波分复用器(CWDM)作为宽带滤波器,实现了中心波长在1550 nm,重复频率为2.5 GHz,谱线3 dB带宽为10.2 nm(对应的脉冲宽度为247 fs)的激光脉冲输出。此时的抽运功率为186 mW,激光器输出平均功率为1.3 mW,从而获得了能够产生飞秒脉冲的高重复频率主动锁模掺Er3 光纤激光器。     

主动锁模光纤激光器技术

从高重复率、超短脉冲光源——主动锁模光纤激光器的进展历程出发，重点综述其各种稳定方法，并在此基础上讨论颇受关注的多波长产生技术。随着技术的进一步完善，主动锁模光纤激光器将在未来高速光通信系统中发挥举足轻重的作用。     

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。     

用大模场光子晶体光纤获得高功率飞秒激光

最近许多实验结果表明掺Yb光纤在提高输出功率方面还有很大潜力,而且由于大模面积光子晶体光纤的使用,飞秒光纤激光器的输出已经可以与传统飞秒固体激光器相比拟。报道了利用掺Yb的保偏型大模面积光子晶体光纤进行锁模和放大方面取得的实验结果,光子晶体光纤振荡级输出重复频率为51 MHz,脉冲宽度为450 fs,平均功率为2 W的飞秒激光,对应单脉冲能量40 nJ;同时利用国产双包层大模面积光纤进行了放大实验,在平均功率为毫瓦量级的种子光脉冲输入情况下,获得了103增益。     

输出大啁啾脉冲的展宽脉冲锁模光纤激光器

报道了一种大啁啾脉冲输出的全光纤展宽脉冲锁模激光器,以非线性偏振旋转(NPR)实现自启动锁模。激光器其余部分为全单模光纤(SMF)结构,提供很大的正色散,光栅对提供色散补偿,输出展宽脉冲。实验中得到了重复频率36.96MHz,单脉冲能量1.81nJ的稳定锁模脉冲序列,使用频谱分析仪观测得到脉冲序列一次谐波信噪比(SNR)达到80dB。直接输出脉冲有很大的正啁啾,脉宽为2.17ps,经过腔外压缩可获得70fs的脉冲。这种能压缩到百飞秒量级的大啁啾脉冲非常适用于光纤啁啾脉冲放大(CPA)系统。     

哑铃形高功率全保偏大模场掺镱锁模光纤激光器

采用基于非线性光纤环形镜的哑铃形结构搭建了全光纤全保偏掺镱锁模激光器。通过使用全保偏大模场光纤、高功率光纤器件和优化的腔结构,实现了脉冲宽度在156 ps到8.1 ns范围内可调的高功率、大能量矩形耗散孤子共振脉冲输出,在最大泵浦功率22.7 W下激光器直接输出功率达到5.5 W,脉冲能量达到0.68μJ,峰值功率为84 W。得益于全保偏光纤结构,所设计的激光器具有出色的抗干扰性和稳定性。     

Environmentally Stable Mode-Locked Fiber Laser With Dispersion Compensation by Index-Guided Photonic Crystal Fiber

We exploit the anomalous dispersion generated by an index-guided photonic crystal fiber (PCF) for dispersion compensation in an ytterbium fiber laser passively mode-locked with a semiconductor saturable absorber. A PCF, reasonably compatible with standard fiber, and a Faraday rotator in the cavity allow for robust all-fiber subpicosecond operation at 1 m, insensitive to environmental disturbance.     

大模场光子晶体光纤中超连续谱的产生与控制

探索利用大模场光子晶体光纤产生大功率、高光束质量的超连续谱。采用分步傅里叶方法求解广义非线性薛定谔方程(GNLSE), 模拟了光脉冲在大模场光子晶体光纤中非线性传输和超连续谱的产生过程。着重分析了光子晶体光纤长度和抽运脉冲的峰值功率、啁啾等对超连续谱产生的影响, 讨论了大模场光子晶体光纤中光谱的非线性展宽机制。发现可将超连续谱产生过程分为初始展宽、剧烈展宽和饱和展宽三个阶段。合理选择光纤长度, 使产生的超连续谱处于剧烈展宽阶段时输出, 既能够得到较宽的光谱, 又能够保证较高的效率。抽运峰值功率对超连续谱的产生有重要影响, 当输入功率较小时, 脉冲的频谱成对称展宽, 仅有自相位调制(SPM)效应起作用, 其他高阶效应的影响都很弱。随着脉冲功率的增加, 频谱短波方向变化较小, 光谱向长波方向展宽。同时, 脉冲时域出现振荡调制, 振荡的起因与光波分裂现象有关。抽运光初始啁啾对超连续谱的产生也有重要影响。当啁啾为正时, 啁啾量的大小对产生超连续谱的影响较小, 蓝移方向基本没有影响, 而红移部分能量随着啁啾量的增大向长波方向转移, 超连续谱总的宽度变化较小; 当啁啾为负且满足一定条件时, 其中的非线性作用得到增强, 有利于光谱展宽。     

Environmentally Stable, High Pulse Energy Yb-Doped Large-Mode-Area Photonic Crystal Fiber Laser Operating in the Soliton-Like Regime

A high pulse energy passively mode-locking fiber laser operating in the soliton-like regime is demonstrated. The laser is based on a linear cavity design. A segment of Yb-doped single-polarization large-mode-area photonic crystal fiber serves as the gain medium, and the self-starting mode-locking is achieved by a high contrast semiconductor saturable absorber mirror. The laser directly generates 600-fs pulses with 900 mW of average power at a repetition rate of 47.3 MHz, corresponding to a single pulse energy of 19 nJ. Furthermore, this fiber laser is directly used for pumping ZnTe to generate broadband terahertz radiation, resulting in a compact terahertz source.     

一维光子带隙光子晶体激光腔的特性分析

利用平面波展开法与时域有限差分法分析计算了一维光子带隙光子晶体腔的特性。得到了品质因子Q为2.2×106,模体积V为0.278(λ/n)3的一维带隙光子晶体腔。分析了渐变区、腔镜子区及缺陷区对腔品质因子Q和模式体积V的影响。引入渐变区、选择适量周期数及一定缺陷区长度都可以提高腔性能。该结论为设计优化一维光子带隙光子晶体腔提供了有效的理论分析依据与指导。     

光子晶体光纤激光器的研究现状

光子晶体光纤作为一种新型特种光纤具有许多传统光纤所无法比拟的优越特性,尤其是掺杂光子晶体光纤。本文主要介绍了光子晶体光纤激光器的研究进展和应用前景。     

呼吸脉冲锁模的光子晶体光纤飞秒激光器

报道了一种掺Yb偏振型大模场面积光子晶体光纤(LMA-PCF)飞秒激光器。作为增益介质的光子晶体光纤的单模场面积比传统光纤高一个数量级,有效地降低了非线性系数,使激光器获得高能量输出。激光器基于线形腔结构,利用半导体可饱和吸收镜实现自启动锁模。光纤激光器利用光栅对进行腔内色散补偿,使其运转在呼吸脉冲锁模状态,即在谐振腔的零色散点附近实现锁模。当腔内净色散呈反常色散时,激光器获得了平均功率为400mW,重复频率为47MHz(对应于8.5nJ的单脉冲能量),脉冲宽度为500fs的稳定的锁模脉冲输出,经腔外色散补偿,脉冲压缩至98fs。当腔内净色散呈正常色散时,激光器输出的单脉冲能量为10.6nJ,脉冲宽度为1.76ps,经腔外色散补偿,脉冲压缩至160fs。     

正色散腔被动锁模掺铒光纤激光器的理论分析

对观察到的正色散腔被动锁模掺铒光纤激光器的实验现象进行了理论分析.采用Master方程对被动锁模脉冲的静态特性进行数值模拟,结果显示正色散腔可以满足稳定性条件,能够获得稳定的被动锁模脉冲,并且正色散腔内的脉冲具有很强的啁啾特性.根据耦合非线性薛定谔方程,对正色散腔内稳定脉冲的动态形成过程进行模拟,初始的宽时域小信号经过在腔内多次运转后逐渐被放大并压窄,最终形成稳定的锁模脉冲.对在该腔内观察到的多脉冲共存现象进行分析,结果表明多脉冲共存是由于脉冲峰值功率的增加受到腔内功率透过率的限制所致,并对多脉冲在腔内的演变过程进行数值模拟,其结果与实验相吻合.     

基于被动锁模光纤激光器的光子超宽带脉冲源

超宽带(UWB)无线通信的关键技术之一是UWB窄脉冲产生技术.为简化光子超宽带脉冲源的设计,提出采用基于光纤可饱和吸收体效应的环形腔被动锁模光纤激光器来设计光子UWB脉冲源.为了获得满足UWB室内无线通信频谱范围的脉冲,利用色散和啁啾效应展宽脉宽的原理,在激光器环形腔内使用较长的增益光纤引入大量色散效应,将光脉冲展宽以符合美国通信委员会(FCC)规定的室内UWB通信频谱范围(3.1～10.6 GHz).并根据光纤激光器谐波锁模的原理,通过控制偏振态调制输出脉冲的周期以提高脉冲重复频率.实验中,展宽的光脉冲经光电转换器转换成UWB电脉冲序列后,由宽带数字示波器进行波形观测和测量.通过调节偏振控制器,获得了可输出8种不同脉冲重复频率的光子超宽带脉冲源.