12.5μJ电光腔倒空锁模皮秒激光器的实验研究北大核心CSCD

报道了单脉冲能量大于10μJ的腔倒空锁模皮秒激光器。通过实验完成了光纤耦合激光二极管端面抽运Nd:YVO4晶体、半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模的大功率皮秒激光振荡器后,在锁模腔内插入BBO电光晶体,实现重复频率1Hz～10kHz连续可调的电光腔倒空锁模运转。在抽运功率17.9 W时,获得了单脉冲能量12.5μJ、重复频率10kHz、脉冲宽度24.7ps的激光输出。     

12.5μJ电光腔倒空锁模皮秒激光器的实验研究

报道了单脉冲能量大于10μJ的腔倒空锁模皮秒激光器。通过实验完成了光纤耦合激光二极管端面抽运Nd:YVO4晶体、半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模的大功率皮秒激光振荡器后,在锁模腔内插入BBO电光晶体,实现重复频率1Hz～10kHz连续可调的电光腔倒空锁模运转。在抽运功率17.9 W时,获得了单脉冲能量12.5μJ、重复频率10kHz、脉冲宽度24.7ps的激光输出。     

大功率连续锁模皮秒激光器单端输出超过5W

近年来，国际上采用半导体可饱和吸收镜(SESAM)进行被动锁模以获得大功率皮秒脉冲激光的技术已经日趋成熟。平均输出功率在几W到10W的大功率皮秒脉冲激光在激光显示技术和自由电子激光器等方面有潜在的应用价值。但是，通常的锁模光路由于在折叠镜处输出使得锁模激光具有两个输出方向，而应用时通常仅能使用其中一个方向的激光。这样就使得在同样功率需求下需将抽运功率提高两倍以上，这无疑大大增加了激光系统的造价以及系统的不稳定性。     

连续锁模皮秒Yb:LSO激光实验研究

报道了稳定连续锁模皮秒Yb:LSO激光脉冲的产生研究.实验中增益介质采用原子数分数为5%掺杂的Yb3+:Lu2SiO5(Yb:LSO)激光晶体,利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为被动锁模元件.在2 W抽运功率下,获得了平均功率70 mW的Yb:LSO激光稳定锁模输出,重复频率69.8 MHz;实际测得脉冲宽度为3.6 ps,脉冲中心波长可分别运转于1047 nm及1066 nm.     

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%。     

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％。     

914nm LD端面抽运Nd:YVO4 100kHz皮秒再生放大器

采用Nd:YVO4晶体带内抽运波长914nm,降低激光二极管(LD)连续抽运时晶体的热负荷和端面热应力,提高高重复频率Nd:YVO4皮秒再生放大器输出性能。研究分析了普克尔盒加压脉宽对工作频率为100kHz的Nd:YVO4再生放大器输出脉冲稳定性的影响,在吸收914nm抽运功率为68W,通过控制普克尔盒加压脉宽,实现了对单脉冲能量为1nJ、脉宽为5.7ps、频率为42.7MHz的全固态Nd:YVO4半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模种子激光脉冲的稳定的100kHz皮秒激光再生放大,输出平均功率为21.2W。     

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。     

瓦级输出全光纤结构2.0μm掺铥皮秒脉冲光纤激光器

研制了高功率全光纤结构2μm波段掺铥皮秒脉冲光纤激光器。该激光器采用了主振荡功率放大(MOPA)结构设计,种子源采用790nm的多模半导体激光器作为抽运源、双包层掺铥光纤作为激光增益介质、半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为锁模器件,从而实现了重复频率为10.4MHz的皮秒激光脉冲输出,其最大平均输出功率为15mW。种子源经过一级掺铥光纤放大器后,获得了1.1W高平均功率输出,相应的单脉冲能量高达105nJ,激光脉冲宽度为9ps,峰值功率为11.6kW。此时测得激光脉冲的中心波长为1963nm,3dB光谱带宽为0.5nm。     

侧面抽运Nd…YAG锁模径向偏振光

根据Nd…YAG晶体侧面抽运下径向和切向热焦距的不同,以及半导体可饱和吸收镜(SESAM)被动锁模条件,利用激光二极管(LD)侧面抽运Nd…YAG四镜折叠SESAM被动锁模腔,在腔内无偏振选择器件条件下,实现锁模径向偏振光输出。模拟计算了径向偏振态和角向偏振态光斑大小与抽运电流之间的关系,分析给出了实现SESAM稳定锁模的条件,通过放置适当孔径的光阑,获得了最大输出功率为13 W、偏振态纯度大于92%、重复频率为59MHz的1064nm锁模径向偏振光。     

基于氧化石墨烯与半导体可饱和吸收镜的锁模飞秒掺铒光纤激光器

分别将氧化石墨烯可饱和吸收镜(GOSAM)与半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为可饱和吸收体,在同一掺铒光纤激光器中均实现了全光纤结构、稳定的锁模飞秒脉冲输出。实验用抽运源为中心波长974 nm的半导体激光器,抽运1.4 m长的吸收率为7 d B/m的掺铒光纤,谐振腔总腔长约为12 m。以GOSAM作为可饱和吸收体,当抽运功率为29 m W时,激光器产生稳定的锁模脉冲输出,脉冲宽度最窄为703 fs,光谱中心波长为1557.67 nm,3 d B带宽为3.91 nm。使用调制深度为18%的SESAM作为可饱和吸收体,当抽运功率为32 m W时也可得到锁模脉冲,脉冲宽度为542 fs,光谱中心波长为1561.5 nm,3 d B带宽为5.41 nm。实验表明,新型激光锁模器件氧化石墨烯的可饱和吸收效应可与SESAM媲美,且兼具价格低廉、制备简单的优势,在实现超短脉冲运转方面具有广阔的实际应用前景。     

888nm半导体抽运的60W皮秒激光振荡器模型

为了建立一个基于888nm半导体抽运的高平均功率和高效率皮秒激光振荡器的理论模型,采用模拟计算方法和谐振腔理论、ABCD定律、自洽条件以及连续被动锁模条件,利用激光晶体Nd:YVO4对波长888nm半导体抽运源的吸收特性和元件的相关参量、合适的腔模参量、实现稳定锁模的参量进行了理论分析和计算,并通过以上研究和模拟计算得到了皮秒振荡器模型的相关数据。结果表明,在120W的抽运功率下,激光器可以输出约61.5W的皮秒激光,光光转换效率51.3%。这一理论模型的建立对高平均功率和高效率皮秒激光振荡器的实验研究起着指导作用。     

重复频率100kHz,平均功率2.5W的皮秒脉冲再生放大器

报道了采用RTP晶体作为电光晶体、激光二极管(LD)端面抽运Nd∶GdVO4晶体的锁模皮秒脉冲再生放大器。利用ABCD矩阵优化激光腔几何参数,实现最佳皮秒种子模式与再生模式匹配。在抽运功率7.5 W时,获得了脉宽为12 ps,峰值功率为2.08×106W,重复频率为100 kHz的锁模皮秒激光。光光转换效率达33.3%,能量增益7.67×103倍。TEM00模输出,光束质量因子M2≤1.2,长期稳定性均方根值小于3%。     

紧凑型被动风冷Nd∶YVO_4皮秒振荡器设计

提出被动风冷的高光束质量、高稳定性半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模1064 nm Nd∶YVO4皮秒振荡器。在对SESAM被动锁模理论进行理论分析和实验验证的基础上,获得更精确的SESAM锁模脉宽表达式。测得该振荡器的脉宽为15.5 ps,平均功率为210 m W,重复频率为100 MHz。其光束质量因子M2=1.15,长时间均方根(RMS)功率不稳定性优于1%。整机外形紧凑,尺寸为350 mm×150 mm×50 mm。该激光器能够作为可靠的皮秒种子源用于后续的功率放大并应用于科研和工业等领域。     

LD泵浦Nd:YVO4／SESAM锁模激光器实验研究

报道了利用LD泵浦Nd∶YVO4激光器,用半导体可饱和吸收镜(SESAM)做被动锁模元件,实现了高效的连续锁模运转,输入功率7.5W时得到2.45W的激光输出,光-光转换效率达32.7%,锁模脉冲的重复频率为108MHz.     

掺铥光纤激光器中的孤子束和高阶谐波锁模

将单层石墨烯覆盖在拉锥光纤上,光通过倏逝场和石墨烯相互作用实现锁模脉冲输出。当抽运功率调到阈值230mW时,可以实现自启动的锁模脉冲输出;将抽运功率固定在300mW处,调节偏振控制器可实现一个孤子束中包含2~6个脉冲的可控脉冲数输出;将抽运功率固定在450mW处,调节偏振控制器可实现不同阶次的谐波锁模,最高实现117阶谐波锁模,此时脉冲重复频率高达2.412GHz。     

39fs,16W全光子晶体光纤飞秒激光系统

实验研究了高平均功率输出的光子晶体光纤飞秒激光系统。系统中振荡器和放大器均使用保偏型掺Yb3 双包层大模场面积光子晶体光纤(LMA-PCF)为增益介质,具有极低非线性系数、很高的增益系数,并能保证很好的环境稳定性。系统研究了种子光功率、脉冲宽度、脉冲啁啾和放大器抽运光功率等参数对系统输出飞秒激光脉冲宽度的影响。在输入种子光平均功率为180mW,放大器抽运功率为40W时,获得平均功率16W输出(对应单脉冲能量320nJ),脉冲宽度压缩到39fs。     

基于半导体可饱和吸收镜锁模的Yb:NaY(WO4)2飞秒激光器

采用提拉法生长了Yb:NaY(WO4)2晶体,使用透射式半导体可饱和吸收镜(SESAM),实现了激光二极管(LD)抽运的连续波锁模飞秒激光运转。当最大抽运功率为8.6 W时,输出功率为164 mW,中心谱线为1035 nm,锁模脉冲的重复频率为35 MHz。经测量此时锁模脉冲宽度为246 fs。     

二极管侧面泵浦10 kHz皮秒激光再生放大器

采用LD侧面泵浦腔,对SESAM锁模皮秒脉冲进行再生放大,在10 kHz重复频率下,获得了5.5 W(单脉冲能量0.55 mJ)的皮秒激光输出,光束质量M2<2.9。之后又采用KTP晶体进行倍频,获得了2.25 W皮秒绿光输出。     

百瓦级1030nm皮秒脉冲掺镱全光纤激光器

报道了1030nm高功率被动锁模皮秒脉冲掺镱光纤激光器。该激光器为全光纤结构,采用主振荡功率放大(MOPA)技术,由皮秒种子源与三级掺镱光纤放大器组成。种子源使用半导体可饱和吸收镜(SESAM)进行被动锁模,输出脉冲中心波长为1030.4nm、3dB光谱宽度为0.15nm、脉冲宽度为30.7ps、重复频率为29.0MHz、输出功率为30mW。通过三级掺镱光纤放大器后,最终在30μm/250μm双包层掺镱光纤中实现了平均功率为101W的皮秒脉冲激光输出,3dB光谱宽度为1.46nm,脉冲宽度为36.6ps,放大器斜率效率为76.7%,单脉冲能量为3.48μJ,峰值功率为97kW,光束质量M2=2.78。