飞秒激光脉冲在双折射微结构光纤中频率变换的研究

报道了高非线性的双折射微结构光纤(MFs)与纳焦耳量级的飞秒激光脉冲相互作用下，在可见光波段通过相位匹配的四波混频效应获得了波长可调谐的反斯托克斯波的实验结果。由于该光纤的双折射性质，因此在不同偏振方向上具有不同的色散特性，所产生的反斯托克斯超短脉冲的中心波长受到输入脉冲的偏振态的影响。通过旋转输人端的半波片，在相互垂直的两种偏振态的飞秒激光脉冲的作用下，所产生的反斯托克斯波脉冲的中心波长分别为490nm和510nm，在微结构光纤的输出端能分别观察到明亮的蓝光和绿光的基模输出。实验研究了在不同功率飞秒脉冲激光的作用下，在不同长度的双折射微结构光纤中反斯托克斯波的产生情况，并对一系列现象进行了对比分析。     

频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲

阐述了频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲的原理,详细分析了模式尺寸效应和非线性效应对飞秒脉冲测量的影响.构建了一台用于飞秒脉冲测量的二次谐波-频率分辨光学开关装置,利用该装置对谐振腔输出的飞秒脉冲及压缩后的脉冲进行了测量.得到了飞秒脉冲的时间宽度及光谱宽度、电场及其相位在时域和频域的详细信息.谐振腔直接输出脉冲的时间宽度为56 fs,光谱宽度为27 nm,时间带宽积为0.686,算法中的最小误差为0.001792.脉冲压缩后的测量结果为27 fs,光谱宽度为92 m,时间带宽积为1.27,算法误差为0.0093289.     

用频率分辨光学开关法测量飞秒激光脉冲

飞秒脉冲的测量在飞秒激光的应用中起着关键性作用.文中阐述了频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲的原理和再现算法,构建了一台用于飞秒脉冲测量的二次谐波-频率分辨光学开关装置,利用该装置对谐振腔输出的飞秒脉冲进行了测量.利用二次谐波-频率分辨光学开关法测量得到了描迹图信号,对信号分布进行计算机迭代处理,得到了飞秒脉冲的时间宽度及光谱宽度、电场及其位相在时域和频域的详细信息.谐振腔直接输出脉冲的时间宽度为56 fs,光谱宽度为27 am,时间带宽积为0.686,算法中的最小误差为0.001 792.实验结果表明二次谐波.频率分辨光学开关法是一种有效的飞秒脉冲测量方法.     

1560 nm飞秒激光分离脉冲非线性放大压缩技术研究

介绍了一种基于分离脉冲的掺铒光纤飞秒激光放大技术及光源装置.该光源采用分离脉冲放大技术将待放大种子脉冲先通过偏振复用方式分割成若干个子脉冲,再南光纤主放大器非线性放大和压缩,从而免去了光栅对或者棱镜对的使用.1.55 μm波段分离脉冲放大技术的特点在于不仅可以有效降低飞秒脉冲放大过程中的光谱非线性畸变,实现无基底的时域脉冲输出,而且可以通过管理泵浦光强度和光纤长度对非线性效应和光谱展宽程度进行精细控制.实验上,研究了主放大器在低非线性条件和高非线性条件下的脉冲放大和压缩效果.其中,在低非线性条件下,主放大器直接输出脉冲宽度830 fs,平均功率3W的激光,相应峰值功率为36.1 kW;在高非线性条件下,主放大器直接输出脉冲宽度137 fs、平均功率1.54W的激光,相应峰值功率为112 kW.通过周期极化铌酸锂晶体光学倍频验证了1560 nm飞秒脉冲的对比度,倍频效率最高可达40.3％.     

高功率飞秒脉冲光纤激光器的研究进展

啁啾脉冲放大技术是高功率飞秒脉冲光纤激光器采用的主流技术,但如果对激光系统中非线性效应和色散补偿控制不好,脉冲将会发生畸变,影响脉冲的进一步压缩和峰值功率的提高.以这些问题的解决为主线,介绍了近年来在高功率飞秒脉冲研制上所取得的进展,指出以光子晶体光纤等为基础的新型激光功能器件的出现,为啁啾脉冲放大技术提供了新的解决方案.     

飞秒激光脉冲的腔外压缩

为了获得更高的时间分辨率,更短的飞秒脉冲,采用双棱镜和一个平面镜结构对飞秒激光脉冲进行腔外压缩,构建了一台二次谐波频率分辨光学开关装置,对谐振腔输出的飞秒脉冲及压缩后的脉冲进行了测量,取得了脉冲压缩前和压缩后的实验数据,压缩前脉冲的宽度为89fs,脉冲的时间带宽积为0.9096,误差为2.4‰,输入脉冲的平均功率约为480mW;脉冲压缩后的测量结果为22fs,光谱宽度为43nm,时间带宽积为0.44203,误差为1.1‰,压缩脉冲的平均功率约为250mW.压缩比为4:1,高于有关文献的报道.结果表明,该装置实现了飞秒脉冲腔外压缩,对获得更短的飞秒脉冲是有帮助的.     

飞秒脉冲时空变换整形技术

飞秒激光脉冲通过时空变换技术将时域信息变换到空域,通过空域的处理再返回到时域,是实现飞秒激光脉冲整形、测量和控制的一项重要技术。在应用方面,可产生各种所需要的波形．已广泛应用在飞秒化学、信号处理、安全通信、生物学和医学成像等方面。介绍了飞秒时空变换脉冲整形的几种方法。     

改进的高功率飞秒脉冲系统理论研究

理论分析了由掺镱光纤放大器、高非线性光纤(HNLF)和光栅对组成的高功率飞秒脉冲产生系统。由于掺镱光纤放大器固有的有限带宽效应会导致脉冲抛物波形和线性啁啾的畸变,影响脉冲的压缩。在放大器和光栅对之间引入高非线性光纤,可以在展宽脉冲频谱的同时也保持波形和线性啁啾。针对高非线性光纤计算了不同的非线性系数和色散参量对压缩脉冲宽度和压缩效率的影响。研究表明,较高的非线性系数可以进一步降低最小压缩脉冲宽度,但是压缩效率随光纤长度增加而下降的趋势也变得越显著;较低的色散参量有利于得到更短的压缩脉冲,并且相对较高色散参量不会显著地降低压缩效率;在一定范围内,通过延长高非线性光纤可以缩短压缩脉冲,同时需要兼顾压缩效率。     

飞秒激光直写透明光学材料光波导的研究进展

综述了飞秒激光直写光波导的加工过程和表征方法、可直写形成光波导的不同透明光学材料以及直写光波导应用的进展。总结了飞秒激光直写引起的折射率变化与材料有关,同时还依赖于加工的脉冲能量、脉冲宽度、偏振以及扫描速度等。指出飞秒激光微加工在光子器件领域的有很好的应用前景。     

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。     

频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲的研究

在详细分析频率分辨光学开关法(FROG)的基础上,对几种类型的FROG迹线进行了模拟,并运用Matlab软件编制程序还原出脉冲信息。用二次谐波型频率分辨光学开关法(SHG-FROG)测量了KLM钛宝石激光器的输出脉冲,并运用算法进行了处理,得到脉冲的振幅和相位信息,与干涉自相关法的测量结果一致。     

采用SHG-FROG单次测量红外长波长超快激光脉冲宽度和相位

描述了一套二次谐波型频率分辨光学快门(SHG-FROG)装置,用于单次测量红外长波长超快激光脉冲的脉宽和相位信息。针对在该波段宽带的高损伤阈值介质膜镀膜困难,且价格昂贵的问题,采用两个半圆形全反平面银镜来代替传统的半透半反镜进行分光。同时改进后的光路可以减少测量误差,结构更加紧凑且便于调节。采用该装置对基于钛宝石参量放大的红外超快脉冲进行测试,得到当中心波长为1.8μm时,脉宽为66.9 fs,谱宽54.5 nm,谱相中的二阶群延时色散(GDD)为202.9 fs2。     

微结构光纤正常色散区飞秒激光脉冲传输光谱展宽的功率饱和效应

利用自制的微结构光纤进行了飞秒激光脉冲传输实验,输入激光脉冲的中心波长为800 nm,位于微结构光纤的正常色散区。随着输入激光脉冲的平均功率从220 mW逐渐增大到300 mW,输出光谱同时向长波和短波方向展宽,光谱中的反斯托克斯线对应的能量逐渐占据主导地位。平均功率达到280 mW时,光谱的展宽范围不再增大,显示出了一种功率饱和效应。在微结构光纤的正常色散区实现了波长从560~960 nm的20 dB展宽谱。     

基于光子晶体光纤飞秒激光技术的高功率紫外激光源

实验研究了一种基于大模场面积光子晶体光纤飞秒激光技术的紫外飞秒激光源.分析了群速失配下的倍频光和基频光的走离长度,并实验比较了不同长度的BBO晶体的倍频功率和效率.分别采用5 mm和0.18 mm的两块BBO晶体,在Ⅰ类相位匹配条件下,对光子晶体光纤放大器输出的脉宽为110 fs,重复频率50 MHz的1040 nm飞秒激光进行腔外二倍频(SHG)和四倍频(FHG),获得了高功率紫外飞秒激光.在20 W的平均功率抽运下,获得了8.88 W的二倍频绿光输出,转换效率为44.4%.同时获得了656 mW的四倍频260 nm紫外激光,单脉冲能量13 nJ,最高功率时二次谐波(SH)到四次谐波(FH)的转换效率为7.39%.     

具有几个光振荡周期长的飞秒脉冲在单模光纤中的传输

发展了飞秒光脉冲在光纤中的传输理论,给出了具有几个光振荡周期长的飞秒脉冲在单模光纤中的传输方程,对方程作了数值解,模拟了具有几个光振荡周期的飞秒脉冲在单模光纤中的非线性传输。     

飞秒激光加工的微型光纤法布里-珀罗干涉传感器

介绍了一种利用波长为800 nm的飞秒激光脉冲在普通单模光纤(SMF)上刻蚀出微型光纤法布里-珀罗干涉(MEFPI)传感器的方法。该方法通过计算机控制就可以进行任意腔长的微型光纤法布里-珀罗干涉传感器的制作。实验研究了光纤法布里-珀罗传感器的应变和温度特性,结果表明,在0~350με的应变范围内,干涉条纹波长相对于应变的灵敏度为0.006 nm/με,线性度达99.69%;在20~100℃的温度范围内,该光纤法布里-珀罗传感器具有较小的负温度特性,干涉条纹往短波方向漂移了0.15 nm。作为全光纤传感器件,该类型传感器重复性高,成本低廉,易于批量加工,在光传感领域具有较大的潜在应用价值。