基于色散波的1μm飞秒光纤啁啾脉冲放大系统

飞秒激光在工业加工、激光传感、军事国防、科学研究等领域有着重要的应用前景。报道了一个工作在1μm波段的飞秒光纤啁啾脉冲放大(FCPA)系统。该系统主要包括一个1.5μm全光纤被动锁模光源、一个1μm波段非线性频率转换装置、两级掺镱光纤放大器及一个基于透射式衍射光栅对的脉冲压缩器。掺铒锁模光源中心波长为1.55μm、3dB光谱带宽为12.9nm、重复频率为17.5MHz,经功率放大后注入一段9.5cm高非线性光纤中产生1μm波段色散波,其中心波长为1070nm,3dB光谱带宽为33nm。将此色散波脉冲作为种子源通过声光调制器选频后得到重复频率为1.09 MHz的脉冲输出。随后功率放大至11.4 W,压缩后得到平均功率为7.7 W、10dB光谱宽度为21.4nm、脉冲宽度为270fs、峰值功率为26 MW的飞秒脉冲激光输出。     

自绝缘氧化限制型850nm垂直腔面发射激光器

介绍了一种制作氧化限制型垂直腔面发射激光器的新途径,自绝缘工艺.采用该工艺制作了氧化限制型850 nm VCSELs.详细地介绍了自绝缘器件的工作原理和制作流程,并对侧氧化相关参数进行了实验研究.在此基础上,制备了不同出光孔径的850 nm VCSELs器件,测得出光孔径12μm的器件最大输出功率达到10 mW,微分量...     

980nm大功率垂直腔底发射激光器

报道980nm大功率底发射垂直腔面发射激光器的结构、研制及器件的阈值电流、输出功率和光谱特性．在室温(24℃)下，5A连续电流工作时，出光孔径400μm的器件激射波长为984．1nm，输出功率达到1．42W，是目前所能见到报道中最高的．研究了出光孔径600μm的器件在连续工作时，激射波长、光谱半高宽随注入电流的变化以及在重复频率100Hz，脉冲宽度50—1000μs条件下的输出功率、效率与注入电流的关系．     

基于双光成丝过程的光参量啁啾脉冲放大器前端

报道了一种包含两个激光成丝过程的工作在2μm波段的光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)系统前端,该前端工作在简并模式下,2μm种子激光脉冲通过近红外和可见光波段的超连续光谱之间差频产生。可见光和近红外波段的超连续光谱分别通过泵浦脉冲激光在两个YAG晶体中通过激光成丝过程产生。经过光参量放大及合理的色散补偿后,2μm种子激光脉冲的波长可从1830 nm覆盖至2320 nm,脉冲宽度为29 fs,单脉冲能量为16.7μJ,平均功率为167 m W,功率波动小于3%。     

高功率980nm垂直腔面发射激光器的温度特性

应变补偿量子阱结构因带宽大、增益高和波长漂移速度低等特点而成为近年来研究的热点.首次介绍了国内980 nm 高功率InGaAs/GaAsP应变补偿量子阱结构的垂直腔面发射激光器(VCSEL) 变温实验,测得脉冲条件下600 μm直径的器件在10-100℃温度范围内发射波长漂移速度为0.05 nm/K,阈值电流随温度变化呈现先缓慢下降后迅速上升的特性.结合VCSEL反射谱、PL谱和增益峰值波长漂移速度,对器件阈值电流特性进行了合理的分析和解释.连续工作状态下,测试得到器件峰值功率为1 W,根据波长与耗散功率的实验曲线及热阻计算公式,可估算出垂直腔面发射激光器热阻值为10 K/W.     

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。     

980 nm高峰值功率微型化VCSEL脉冲激光光源

报道了输出波长980 nm的高峰值功率垂直腔面发射激光器(VCSEL)及其微型化脉冲激光光源.通过优化VCSEL单元器件的结构,有效抑制了宽面VCSEL结构中的非均匀电流分布,提高了单元器件的斜率效率,获得了直径400μm,峰值输出功率62 W的VCSEL单元器件;在此基础上,研制出由单元器件组合封装而成的VCSEL"准列阵"子模块以及集成驱动电路的微型化VCSEL脉冲激光光源,该光源在脉冲驱动条件为30 ns、2 k Hz、105 A条件下的峰值输出功率达到226 W,光脉冲宽度35 ns,中心波长979.4nm,斜率效率达到2.15 W/A.     

飞秒染料激光放大器

本文用重复率为10Hz、调Q、Nd∶YAG激光器的二倍频输出泵浦四级染料放大器,把从对撞脉冲锁模(CPM)环形染料激光器中产生的43fs的光脉冲能量放大到100μJ,脉冲宽度为125fs,峰值功率为800MW,在用一组四棱镜系统对放大的光脉冲进行群速度色散补偿以后,得到了宽度为70fs的放大光脉冲输出,峰值功率达GW。     

910 nm高峰值功率垂直腔面发射激光光源

报道了910 nm高峰值功率垂直腔面发射半导体激光器列阵(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)的设计方法及测试结果.所制备的910 nm VCSEL列阵在准连续工作时激光功率达到2 W;在重复频率10 kHz,脉冲宽度30 ns,工作电流60 A的电脉冲驱动条件下,VCSEL列阵峰值输出功率达到25.5 W.随着工作电流的增加,VCSEL列阵输出的激光光谱呈现明显办展宽现象,证实VCSEL列阵即使在窄脉冲工作时大的电流驱动仍然会产生严重的内部热效应;VCSEL列阵输出激光的光脉冲波形在驱动电流增大至60 A时脉宽仅展宽了6 ns左右,证实VCSEL阵列具有非常优越的脉冲响应特性.对VCSEL列阵进行光束准直处理后,在1 m距离处得到了近圆形的均匀光斑.我们相信这种高功率的910 nm面阵光源在未来汽车光探测测距(LiDAR)等智能驾驶领域具有很大的应用潜力.     

800～1500nm光纤耦合多模泵浦模块与宽接触半导体激光器的进展

介绍了波长为8xxnm,9xxnm和14xxnm的光纤耦合泵浦模块与宽接触半导体激光器的最新进展。发射波长808nm,出光孔径为200μm的宽接触半导体激光器,连续输出功率11W,脉冲输出功率30W,可以被直接使用。应用于打印领域、发射波长830nm的泵浦模块展现了优良的特性,在连续功率为1W时,功率稳定范围为2%,95%的功率可以耦合到数值孔径为0.12,芯径为50μm的光纤中。发射波长为808nm,应用于泵浦的宽接触半导体激光器最高功率为18W,电光转换效率为64%。9xxnm泵浦模块的其中一项改进是内置反馈保护（在1060nm时〉30dB）,由此可以保证光纤激光器的峰值功率在千瓦以上时,该模块可以安全运行。对于出光孔径100μm,发射波长为14xxnm的宽接触半导体激光器,输出功率为3W,斜率效率0.64W/A,电光转换效率46%。     

掺铒铌酸锂调Q激光器的设计和分析

本文设计了用Mach-Zehnder干涉型调制开关作为调Q开关的掺铒铌酸锂（Er:LiNbO3）调Q波导激光器,并进行分析。发现激光器输出功率可达1.5kW以上;比较了泵浦光波长为980nm和1480nm时的输出功率和脉冲宽度的情况,研究了腔长变化对激光器输出特性的影响,发现用1480nm光泵浦时阈值较低,但用980nm光泵浦能得到更高的峰值功率和更窄的脉冲宽度。     

半导体激光起爆试验研究

采用BNCP掺杂炭黑作为激光起爆器的点火药剂,研制了具有点火时间检测功能的激光起爆试验装置,工作波长980nm,光功率0-2W可调,脉冲宽度1-200ms可调。利用该装置开展了系列激光点火试验,结果表明：该起爆药剂的发火阈值功率为240mW,最小全发火功率为400mW,最大不发火功率为80mW;点火功率大于最小全发火功率时的典型点火时间为600μs。     

基于ED-NALM的全光波长变换理论模型

提出了应用非线性掺饵光纤放大环镜进行全光波长变换的理论模型.详细研究了反转光脉冲的峰值功率、脉冲宽度和消光比等重要物理参量以及反转光脉冲继续在常规单模光纤中传输时的演变特性.结果表明:应用此模型,反转光脉冲除具有较高的峰值功率和消光比外,脉冲的宽度也比初始信号脉冲的宽度窄,而且脉冲的中心部分带有一定量的线性上啁啾,当其在常规单模光纤中传输时,在光纤的初始阶段,脉冲的峰值功率将经历先增加后减小的变化过程,而脉冲宽度的变化趋势与其正好相反.     

High-power EDFA applied in distributed optical fiber Raman temperature sensor system

In this paper, a high-power erbium-doped fiber amplifier (EDFA) for the temperature sensor system is theoretically designed and experimentally demonstrated. It consists of an erbium-doped fiber that is pumped bidirectionally with two 980-nm high-power laser diodes (LDs). At the EDFA input, an optical isolator (ISO) is used to ensure that the signal pulse transmits forward only. After that, a wavelength division multiplexer (WDM) is employed to combine the forward pump laser (980 nm) and incident optical pulse (1550nm) into the erbium-doped fiber for direct amplification in the optical domain. At the EDFA output, another WDM couples the backward pump laser (980 nm) into the erbium-doped fiber and outputs the amplified optical pulse (1550 nm) with an ISO followed to isolate the backscattering light. According to this structure, we carried out the experiment in the condition as follows. For 980 nm pump LD, the operating current is 590 mA, and the setting temperature is 25℃. For EDFA, the length of erbium-doped fiber is 12.5 m, and the power of 1550 nm input signal is 1.5 mW. As a result, the power of pump LD is 330 mW, and the power uncertainty is 0.5%. The power of EDFA output at 1550 nm is 300 mW, and the power uncertainty is ±3 mW.     

基于PLZT开关的全光纤单模调Q掺Yb3+光纤激光器

PLZT电光陶瓷具有良好的透明性、高电光系数等特性,用来实现全光纤调Q开关具有很大的优势.分析了PLZT全光纤调Q开关的原理,测量了调Q开关的时间波形,研究了基于PLZT开关的全光纤单模环形调Q掺Yb3 光纤激光器.抽运光功率为180 mW,莆复频率为1 kHz时,得到峰值功率25.6 W,脉冲宽度80 ns,光谱宽度1 nm,脉冲能量2.0 μJ的调Q脉冲.此外,分别研究了抽运功率和重复频率对脉冲峰值功率和脉冲宽度的影响,结果表明,同一重复频率情形下,随着抽运功率的升高,峰值功率增大,脉冲宽度降低;同一抽运功率水平下,随着重复频率的增大,脉冲的峰值功率减小,脉冲宽度增大.     

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。     

飞秒脉冲在高非线性光纤中产生超连续谱的特性研究

采用分步傅里叶方法,对飞秒脉冲在高非线性光纤中超连续谱的形成过程进行了研究,分析了脉冲峰值功率,脉冲宽度及初始频率啁啾对超连续谱特性的影响.结果表明,脉冲峰值功率、脉冲宽度以及初始啁啾对超连续谱的形成有着极其重要的影响;当脉冲峰值功率逐渐增大,超连续谱随之愈宽(-20dB处谱宽从170nm展宽到400nm以上),平坦度愈好.与之相反,脉冲宽度逐渐增大,超连续谱展宽范围减小,其平坦度也逐渐劣化;初始负啁啾有利于脉冲SC谱的展宽而正啁啾使脉冲SC谱的展宽受到一定抑制.进一步研究表明,适当的峰值功率超短啁啾脉冲在高非线性光纤传输时,得到没有泵浦成份残余的超宽且平坦超连续谱.     

Gain saturation of a CW-pumped erbium-doped fiber amplifier for nanosecond pulses

We report on the gain saturation property of an erbium-doped fiber amplifier for high peak 100 ns pulses. Under CW pumping conditions, the 980 nm pump power dependence of the gain saturation is precisely measured. Pump power dependence is discussed by assuming that the pulse width is much shorter than the recovery time of the erbium population inversion.     

基于半导体光放大器交叉增益调制效应的主动锁模光纤激光器

提出一种腔内损耗小的基于半导体光放大器(SOA)交叉增益调制效应(XGM)的主动锁模光纤激光器结构。使用光环行器成功减小了激光器的腔内损耗,提高了激光器的输出功率。从理论上对有理数谐波锁模过程中腔内脉冲复合的物理机制进行了详细分析。利用有理数谐波锁模技术,在调制频率为10 GHz下,得到了重复频率为30 GHz的皮秒级光脉冲序列输出,其峰值功率约0.5 mW。由于半导体光放大器的宽增益谱与滤波器的较大可调谐范围,使得激光器输出可以在较大的波长可调谐范围内保持较大功率输出。成功实现了调制频率为20 GHz的谐波锁模短光脉冲输出,可调谐范围达40 nm,峰值功率大于0.65 mW。半导体光放大器和激光器的短腔长保证了激光器的长期稳定性。