光子晶体光纤超连续谱光源

介绍该课题组近两年在光子晶体光纤超连续谱方面的主要研究成果,包括基于连续波泵浦研制全光纤化超连续谱源,利用级联一段高非线性正常色散光纤,通过光纤的受激拉曼散射效应实现超连续谱的平坦化;基于皮秒锁模光纤激光器实现全光纤化5 W输出超连续谱源;拉制一段145 m的锥形光子晶体光纤,利用自制的纳秒光纤激光器与锥形光子晶体光纤熔接,制备输出功率2.2 W的宽带超连续谱源;利用自制的网状光子晶体光纤和全固态光子带隙光纤,分别研究亚微米薄壁上偏振相关的超连续谱产生,以及基于四波混频效应产生的超连续谱.     

纳秒脉冲泵浦光子晶体光纤产生超连续谱

采用纳秒激光器作为泵浦源,在光子晶体光纤中实现宽带超连续谱输出,并研究泵浦脉冲重复频率对超连续谱产生的影响.在重复频率150 kHz、峰值功率256 W时,利用25 m长光子晶体光纤实现输出功率为0.76 W、光谱范围超过1 200 nm的超连续谱输出.利用该激光器的重复频率可调性,选取重复频率50 kHz和100 kHz的泵浦脉冲,对平均功率相同、重复频率不同的3组泵浦条件所形成超连续谱进行对比,发现在平均功率相同时,重复频率越低的泵浦脉冲获得的超连续谱宽度越宽.     

光子晶体光纤中反常色散区超连续谱产生的机理研究

对光子晶体光纤中超连续谱产生的机理作了初步探讨,认为超连续谱产生的主要原因是高阶孤子的分裂和四波混频效应,自相位调制并不是形成超连续谱的主要原因,当泵浦波长位于光纤反常色散区时可以直接形成高阶孤子,这些孤子随后分裂成基孤子辐射和对应的非孤子辐射,然后发生四波混频效应,使能量不断向其它频谱分量上转移,最后形成了很宽的超连续谱。     

光子晶体光纤产生超连续谱的相干性研究

研究光子晶体光纤中超连续谱的时间相干性和空间相干性.采用时间分辨率为飞秒级的迈克尔逊干涉仪,通过在零点附近改变两光路的延迟,对超连续谱的复时间相干度曲线进行测量,得到超连续谱的相干长度为3.71μm.采用同样系统对飞秒泵浦源的复时间相干度曲线进行测量,计算得到其相干长度为62.24μm.通过计算光程差为零点处的互相干度得到超连续谱的空间相干度为0.77,表明光纤小的发光面积使其空间相干性较好.利用准直透镜和分光棱镜将光纤输出的光束进行分光,得到超连续谱中几种不同颜色的输出光谱及对应的脉冲序列,其脉冲序列与泵浦激光有相同的重复频率.     

光子晶体与单模光纤熔接对超连续谱展宽的影响

针对光子晶体光纤之间直接熔接损耗较大的问题.文中采用纳秒激光器作为泵浦源,通过光子晶体光纤与单模光纤HI-1060低损耗熔接的方法,研究了超连续谱的展宽过程,分析了超连续谱的产生机理.实验结果表明：泵浦源在重复频率为150kHz、泵浦功率为2.2W时,利用20m的光子晶体光纤与1m的单模光纤的熔接实现了输出功率为0.48W、光谱范围超过1100nm的超连续谱输出.     

宽频带可调谐皮秒（ps）固态激光器

研制出一台紫外－可见－红外连续可调谐范围为０．２１～２．６μｍ，输出功率：可见－红外波段＞１０ＭＷ；紫外波段＞１ＭＷ的宽频带可调谐皮秒（ｐｓ）固态激光器。     

1.7μm自同步皮秒脉冲随机拉曼光纤激光器

针对目前1.7μm波段短脉冲激光器普遍存在的结构复杂问题,提出并实现了一种全光纤化自同步皮秒脉冲随机拉曼激光器．采用1 578 nm脉冲光纤激光器泵浦基于随机分布反馈的半开拉曼腔,实现了中心波长1 695 nm,平均功率224 mW的皮秒脉冲输出．激光器无需精确匹配腔长或复杂的反馈控制,分布式瑞利散射形成的复合腔自动满足同步泵浦条件．通过在腔内插入波分复用器,抑制了随机子腔噪声,进一步提高输出脉冲的稳定性．本研究首次实现了工作在1.7μm波段的随机脉冲光纤激光器,可广泛应用于生物成像和材料加工等领域．     

多芯光子晶体光纤激光器锁模动力学过程

理论结合实验分析了多芯光子晶体光纤激光器被动锁模的脉冲形成过程,主要包括弛豫振荡、Q脉冲、稳定锁模3个阶段. 由于纤芯之间较强的渐消场耦合作用,不同纤芯内脉冲的演变过程一致,并最终实现同步稳定锁模运转. 研究结果表明:多芯光子晶体光纤锁模无需精细的光纤耦合调节,在保证耦合效率的前提下都可以实现纤芯之间的同步锁模.     

窄线宽掺铒光子晶体光纤激光器(英文)

为获得高质量输出光纤激光器,利用单模掺铒光子晶体光纤替代传统普通光纤作为谐振腔的增益介质,两个匹配的窄带光纤布拉格光栅作为波长选择元件,形成一个简单的线性腔结构,实现一台新型全光纤窄线宽掺铒光子晶体光纤激光器.该激光器线宽仅有55 pm,激发波长具有大于50 dB的边模抑制比.在激光二极管泵浦下,该激光器在波长1 550.22 nm处获得8 mW的最大输出功率和3.2%的斜率效率.通过在10 min,内每隔1 min对激光器的输出波长重复扫描,表明室温下激光器的输出波长稳定.在12 min内,其输出平均功率的最大扰动少于0.07 dB.     

光纤激光器的发展现状研究

对光纤激光器的基本原理,发展现状以及发展前景进行研究。对国内发展比较好的几种光纤激光器做了详细分析。并概述了光纤激光器在工业,医学,军事和光通信方面的应用。     

含空气小孔芯光子晶体光纤的色散特性研究(英文)

利用有限元法研究纤芯含有空气孔缺陷光子晶体光纤的色散特性.结果表明,引入空气孔缺陷可增加波导色散作用,改变色散曲线斜率;当空气孔缺陷的直径增加时,色散曲线将会下移,因此通过适当选择小孔直径,可实现色散平坦的光子晶体光纤.光纤的零色散波长可通过改变光纤的包层空气孔占空比和小孔缺陷在纤芯中的位置而改变.该调节光子晶体光纤色散的方法对用于超连续谱的产生具有借鉴意义.     

Photonic crystal fiber Mach-Zehnder interferometer with microholes ablated by a femtosecond laser for refractive index sensing

A new structure of the photonic crystal fiber (PCF) based Mach-Zednder interferometer (MZI) is fabricated and presented. The structure has microholes ablated by a femtosecond laser. The fringe visibility can be enhanced more than 10.dB compared with the interferometer without a microhole. The interferometer is characterized by sodium chloride solutions for refractive index (RI) sensing. The RI sensitivities are greatly increased by the hole fabrication since it directly changes the cladding modes of the PCF. For the interferometer sensor with two holes, the RI sensitivity is 157.74 nm/RIU, which is 5.times than that of the sensor without a microhole. Microholes ablation with a femtosecond laser on PCF can increase the sensor''s sensitivity dramatically. Femtosecond laser has a wide application prospect in the field of performance improvement of the sensors.