基于CPM-FBG的单频窄线宽DFB光纤激光器

利用电弧放电对光纤Bragg光栅(FBG)折射率的调制作用,提出了基于折射率周期调制(CPM)FBG的单频窄线宽分布反馈(DFB)光纤激光器方案。建立了CPM-FBG的数学模型并进行了仿真,验证了CPM-FBG的相移光栅特性;在掺铒光纤(EDF)上制作出CPM-FBG,形成了DFB单频窄线宽光纤激光器,激光器阈值功率为25.4mW,3dB线宽为805Hz,边摸抑制比大于48.8dB。     

基于保偏掺铥光纤饱和吸收体的2μm波段超窄线宽光纤激光器

制作了一种单纵模超窄线宽环形腔掺铥光纤激光器,使用未抽运的保偏掺铥光纤作为饱和吸收体,结合光纤光栅法布里-珀罗滤波器,实现了激光器的单纵模运转和超窄线宽输出。实验结果表明:激光器在室温下可以获得中心波长为1942.03nm、光信噪比为63dB的稳定输出。通过100min的连续测量,激光输出功率的波动小于0.62dB,中心波长的波动小于光谱仪的最小分辨率0.05nm,在一定时间内具有良好的稳定性。采用基于频率噪声的线宽测量方法测得0.01s测量时间下的线宽为300Hz,在0.1s测量时间下的线宽约为3kHz。所制作的激光器将在对2μm波段激光纵模及线宽特性有严格要求的领域具有重要应用价值。     

30kHz窄瞬时线宽扫频激光光源的研制

搭建了一个中心波长为1340 nm、扫频速度为30 k Hz的光纤型窄瞬时线宽扫频激光光源,光源相位和光强稳定性高,扫频范围为10 nm,半峰全宽为6 nm,瞬时线宽小于0.018 nm,输出平均光功率为9.1 m W。实验扫频激光光源在傅里叶域锁模技术的基础上,使用精密度为5578、窄透射窗口的法布里-珀罗滤波器(FFP-TF)作为调谐滤波器,以腔内增益介质的自发辐射为背景光,经过单模长光纤后,到达FFP-TF并对腔内的激光进行调谐滤波,最后稳定地输出窄瞬时线宽的扫频激光。讨论了影响光源瞬时线宽的因素。搭建的窄瞬时线宽扫频激光光源具有极高的精密度和稳定性,可直接应用于对分辨率要求比较高的高速分子光谱学、分子吸收光谱学等领域。     

光纤光栅主动稳频的短直线腔单频光纤激光器

利用1.8cm长的Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃光纤作为增益介质制作了一个可调谐的短直线腔窄线宽单偏振单纵模光纤激光器。其谐振腔反射镜由高反射率的光纤布拉格光栅(FBG)和低反射率的保偏光纤FBG构成,使用976nm单模半导体激光器作为抽运源。当进入谐振腔的抽运功率为360mW时获得了输出功率65mW,信噪比大于70dB,线宽约为3kHz,偏振消光比达到40dB的激光输出。另外,通过使用压电陶瓷(PZT)调节增益光纤的长度实现了激光波长的电调谐,其调谐斜率约为14.2 MHz/V。采用边频锁定的方式进行主动稳频,使得激光输出的长期频率波动从25MHz/10s减少到了2.5MHz/h,从而实现了全光纤结构的高功率、高频率稳定性的单频光纤激光器。     

应用于积分球冷原子钟的窄线宽激光稳频系统

通过调制转移光谱稳频的方式，将外腔半导体激光器频率锁定于⁸⁷Rb原子D₂线超精细跃迁5²S_1/2,F=2→5²P_3/2,F=3，使激光器线宽由自由运转的382.18 k Hz压窄至稳频后的37.94 k Hz。稳频后的窄线宽激光用于积分球冷原子钟的探测光，可以将激光频率噪声对原子钟短期稳定度的影响降低至5.6×10^-14τ^-1/2。     

基于光纤噪声抑制系统的1.5μm超稳激光系统比对

搭建了一套光纤相位噪声抑制系统。通过环外自拍频,得到噪声本底的秒级频率稳定度为6.8×10~(-18),2000s平均时间后达到2.3×10~(-19)。利用该系统可实现窄线宽激光频率在1.6km实际光纤链路中的传输,传输后环外自拍频信号的秒级频率稳定度可达1.2×10~(-17)。基于连接两个实验室的808m实际光纤链路,将此系统应用于1.5μm超稳激光的比对,通过拍频测量得到激光线宽为(0.54±0.15)Hz,秒级频率稳定度为1.2×10~(-15)。     

窄线宽光纤激光突破4kW近单模输出

高功率窄线宽光纤激光在光束合成、非线性频率变换等领域具有重要应用需求,近年来成为激光技术领域的研究热点。目前,已有多家单位报道了千瓦级(以上)量级的高功率窄线宽光纤激光。2016年,笔者所在课题组基于半导体直接泵浦方案实现了1.89 k W线偏振窄线宽激光输出,偏振消光比为15.5 d B,3 d B激光线宽为45 GHz;2018年,课题组又基于同带泵浦方案实现了3.94 k W高功率窄线宽激光输出.     

基于MM-FBG和环形滤波器的多波长单纵模激光器

提出了基于多模光纤光栅(FBG)和环形滤波器结构的多波长单纵模激光器结构。激光器以半导体光放大器为增益介质,利用其自发辐射起振,多模光栅作为波长选择器件。引入的掺铒光纤环形滤波器,限制了激光的振荡模式,得到了线宽为3.23k Hz的单纵模多波长激光。     

基于全光栅光纤的超窄线宽随机光纤激光器

设计并验证了一种采用全光栅光纤(AGF)作为随机反馈介质的窄线宽随机光纤激光器(RFL)。基于相位掩模法在利用拉丝塔在线制作的单模光纤纤芯上连续刻写长度为0.3mm的布拉格光栅(FBG)约4.3×105支,制作了长度为130m的AGF。利用光学环形器将AGF接入由掺铒光纤放大器、光纤隔离器和窄带光滤波器组成的环形激光腔中,构成环形RFL。结果表明,通过窄带光滤波器选模,基于AGF的RFL输出连续单模激光的最大功率为1.26mW,阈值电流为75mA,斜率效率为56%。抽运电流恒定为100mA时,基于AGF的RFL线宽为1.25kHz,光信噪比为75dB。当频率为1kHz以上时,激光器输出的相对强度噪声达到-90dB。相较于传统基于分立FBG的RFL反馈腔,基于AGF的RFL反馈腔具有更多的随机反馈点和更均匀的随机性,有利于RFL获得更窄的线宽。     

高功率窄线宽2.1 μm光学参量振荡器

报道了一种基于氧化镁掺杂的周期性极化铌酸锂的高功率、窄线宽的2.1μm近简并单谐振光学参量振荡器.该光学参量振荡器使用一台自行搭建的近基模调Q线偏振Nd:YAG激光器作为抽运源,抽运光经过聚焦后二次抽运四镜驻波腔结构的周期性极化铌酸锂光学参量振荡器,实现了稳定的高功率和高光束质量2.1μm激光输出.利用体光栅作为输出镜,在重复频率为10 k Hz时,产生的2.1μm激光线宽小于2 nm,最高功率为8.4 W,水平方向和竖直方向的光束质量因子M2分别为3.8和4.1.     

1030nm千瓦级掺镱光纤窄线宽激光放大器

基于掺镱光纤激光放大器理论模型,分析了掺镱光纤激光放大器中心波长和增益光纤长度等因素对放大发光辐射(ASE)的影响。根据计算结果,优化了1030nm窄线宽光纤激光放大器设计参数。采用主振荡功率放大结构,搭建了基于窄带种子源一级放大器的实验装置,使用25μm/400μm(纤芯直径/包层直径)掺镱光纤实现了中心波长1030nm、3dB线宽0.072nm、最高功率1.01kW的连续激光输出,光-光转换效率为81%,1030nm激光功率占比大于99%。由理论计算和实验结果可知,经过合理的优化设计,采用商用光纤可实现窄线宽1030nm光纤激光器高功率、高效率、高信噪比输出。     

1550nm高功率窄线宽光纤放大器实验研究

研制了1550nm高功率窄线宽光纤放大器。实验中以单频窄线宽半导体激光器为信号源,15m长Er^3＋／Yb3＋共掺双包层光纤为增益介质,抽运源采用两支980nm波长大功率激光二极管,抽运阈值功率约0．6W,在抽运功率为10W时,得到放大输出功率为1．1W,光-光转换效率为11％,斜率效率为11．7％,增益大于20dB。采用延迟自外差法测量了种子激光放大前后的线宽,测量得到线宽均为220kHz。信号激光通过光纤放大器后对其窄线宽特性没有影响。     

窄线宽高效率的全光纤Yb~(3+)激光器

利用光纤布拉格光栅 (FBG)作为腔镜 ,研制了一种全光纤结构的掺 Yb3+ 光纤激光器。以泵浦波长978nm的 L D作为抽运源 ,在 10 6 0 .4 nm波段获得了 0 .14 nm的窄线宽激光输出。实验中发现掺 Yb3+光纤长度对激光器的阈值及输出功率均有影响 ,但光纤激光器的输出线宽保持不变。最大激光输出功率为 2 .36 m W,斜率效率达到 2 2 .2 %。     

OA激光物理

激光抽运铯束频标中的最佳原子速度问题 *陈景标　张军海　王凤芝　杨东海　王义遒(北京大学电子学系 ,北京 10 0 871)着重探讨激光抽运斜入射激光检测铯原子束频标中的不同速度原子对荧光信号强度、Ramsey谱线宽度、束管优值的影响。理论结果表明 ,在相同的噪声条件下 10 0°C铯炉温度时 ,束管的最大优值出现在平均速度为 15 3m/ s的原子群上。在装有自由漂移区长度为 12 6mm的 Ramsey微波腔的小铯束管上 ,10 0°C铯炉温度在 66.5°斜光检测时 Ramsey频谱的线宽是 10 5 0 Hz。实验结果表明利用慢速原子群可以得到线宽在 35 0Hz左右甚至…     

石墨烯被动调Q 1064 nm小功率Nd∶YAG激光器

设计了以石墨烯为饱和吸收体的被动调Q Nd∶YAG激光器。该饱和吸收体是通过简易的蒸发沉积法,将石墨烯沉积在Nd∶YAG激光晶体上制备的。在泵浦功率为1.1 W时实现了调Q激光输出,重复频率146~295 k Hz可调,平均输出功率82 m W,最窄脉冲宽度1.127μs。     

激光抽运铯束频标中的最佳原子速度问题

着重探讨激光抽运斜入射激光检测铯原子束频标中的不同速度原子对荧光信号强度、Ramsey谱线宽度、束管优值的影响.理论结果表明,在相同的噪声条件下100°C铯炉温度时,束管的最大优值出现在平均速度为153 m/s的原子群上.在装有自由漂移区长度为126 mm的Ramsey微波腔的小铯束管上,100°C铯炉温度在66.5°斜光检测时Ramsey 频谱的线宽是1050 Hz.实验结果表明利用慢速原子群可以得到线宽在350 Hz左右甚至更小的Ramsey 频谱,对应的原子平均速度为90 m/s.在相同的噪声条件下利用平均90 m/s速度原子比利用265m/s最可几速度原子有更大的束管优值.(OA1)     

100mW窄线宽低噪声光纤激光器的实验研究

利用国产高掺镱光纤和光纤布拉格光栅(FBG)对,通过分布布拉格反射式(DBR)谐振腔结构设计,实验研究了高功率、窄线宽、低噪声的光纤激光器;并对其输出激光特性进行了研究.同时,制作完成了一台全光纤结构的光纤激光器样机.     

超窄线宽激光器研究取得重大进展

由中科院武汉物理与数学研究所高克林研究员带领的离子阱研究小组将钛宝石激光成功锁定到超稳腔上，实现了超窄线宽激光。这是我国首次实现将线宽为50kHz的钛宝石激光锁定在ULE超稳腔上。据理论上估测，其线宽已压窄到Hz量级．标志着我国在超窄线宽激光器研究领域已接近国际同等水平．基本掌握了PDH（Pound—Drever—Hall）稳频的先进技术。     

Er3+/Yb3+共掺双包层光纤放大器实验研究

对1550nm高功率窄线宽光纤放大器进行了实验研究。该放大器采用双级放大(MOPA)结构, 其中第一级预放采用5 m长的掺Er3+光纤, 将种子光信号放大到约90 mW; 采用15 m长的Er3+/Yb3+共掺双包层光纤放大器作为二级放大, 抽运源采用2支工作波长为980 nm的大功率激光二极管(LD), 抽运阈值功率约1.3 W。 当抽运功率为10.8 W时, 得到放大激光输出功率为1.97 W, 光-光转换效率为18 %, 斜率效率为21%, 增益大于13 dB。所采用的种子光源为1550 nm单频窄线宽(DFB)LD, 输出功率为10 mW; 采用延迟自外差方法对种子源及放大器输出的线宽进行测量, 测量结果显示该种子源及放大后的激光输出的3 dB线宽均约为220 kHz, 在目前的实验条件下, 没有观察到放大后的激光线宽展宽现象。     

窄线宽光纤激光器

为满足传感系统的需求,研制了1 550nm单频窄线宽光纤激光器,采用环形腔结构,利用976nm激光器作为泵浦源,高掺杂掺铒光纤作为增益介质,以低掺杂掺铒光纤作为饱和吸收体,得到稳定的窄线宽激光输出。泵浦功率为200mW时,得到输出功率为21mW,线宽为7.2kHz,波长稳定度为1.26pm,相对强度噪声≤-102dB/Hz1/2。