掺镱双包层光子晶体光纤的理论设计及制备

针对掺镱双包层光子晶体光纤进行了模拟计算,包括结构参数分别与数值孔径及光纤单模特性的关系等.根据模拟的结果精确设计出了光纤的结构,详尽描述了制备掺镱双包层光子晶体光纤的步骤和具体方法,并展示了试验结果.     

大模面积色散平坦光子晶体光纤的优化设计

设计了一种正八边形空气孔排列的大模面积色散平坦光子晶体光纤,借助多极法对这种结构的光子晶体光纤的模场面积、有效折射率、色散系数和限制损耗进行了数值模拟.结果表明,正八边形空气孔排列的光子晶体光纤的模场面积较相同空气孔间距和空气填充率的正六边形空气孔光子晶体光纤大,且其色散曲线可以在很宽的波长范围内保持色散平坦并具有较低的色散值.主要分析了当这种光纤的结构参数发生改变时,光纤的限制损耗、有效模面积以及色散特性的变化规律,最终通过选择适当的参数,设计了在1 300～1 650 nm波长范围内色散平坦的大模面积光子晶体光纤.     

掺镱大模场光子晶体光纤研究进展（特邀）

掺镱大模场光子晶体光纤在高峰值功率超快激光放大器中有着重要的应用价值,其研究得到了广泛关注。首先简要介绍了国内外掺镱大模场光子晶体光纤的研究进展,阐述了掺镱大模场光子晶体光纤的基本设计思路,对比说明了保偏型掺镱光子晶体光纤的设计制备方法。重点介绍了近十年来中国科学院上海光学精密机械研究所在掺镱大模场光子晶体光纤方面的研究进展。包括掺镱大模场光子晶体光纤的纤芯折射率大小和均匀性控制、光子晶体光纤微结构控制等关键技术。采用自主研制的四种芯径为40～100μm的掺镱大模场光子晶体光纤开展了皮秒脉冲激光放大实验。利用40μm芯径的保偏掺镱光子晶体光纤实现了平均功率为100 W、光束质量因子（M2）小于1.4的稳定输出,偏振消光比为12 dB。利用100μm芯径的保偏掺镱大模场光子晶体光纤实现了M2小于1.5的高光束质量脉冲放大。上述研究为掺镱大模场光子晶体光纤的国产化应用奠定了基础。     

掺Yb3+光子晶体光纤激光器的研究进展

主要介绍了掺杂光子晶体光纤激光器的国内外研究进展,单根掺Yb3 光子晶体光纤的连续输出功率已达到2.5kW,峰值功率高达4.5MW,模场面积高达2300μm2.探讨了掺Yb3 光子晶体光纤激光器目前存在的技术与理论问题.     

大模场光子晶体光纤研究进展

大模场光子晶体光纤具有无截止单模运转和大模场面积特性,可以克服由激光功率密度过高引起的非线性效应对高功率系统尤其是超快脉冲系统的限制。近年来它在高功率光纤激光器、高功率光纤放大器、高功率能量传输以及高灵敏度传感器等领域引起广泛关注。回顾了大模场光子晶体光纤的研究历程,从大模场光子晶体光纤的特征参数、结构设计方法和应用热点等方面总结了大模场光子晶体光纤的研究现状,最后对其发展前景进行了展望。     

呼吸脉冲锁模的光子晶体光纤飞秒激光器

报道了一种掺Yb偏振型大模场面积光子晶体光纤(LMA-PCF)飞秒激光器。作为增益介质的光子晶体光纤的单模场面积比传统光纤高一个数量级,有效地降低了非线性系数,使激光器获得高能量输出。激光器基于线形腔结构,利用半导体可饱和吸收镜实现自启动锁模。光纤激光器利用光栅对进行腔内色散补偿,使其运转在呼吸脉冲锁模状态,即在谐振腔的零色散点附近实现锁模。当腔内净色散呈反常色散时,激光器获得了平均功率为400mW,重复频率为47MHz(对应于8.5nJ的单脉冲能量),脉冲宽度为500fs的稳定的锁模脉冲输出,经腔外色散补偿,脉冲压缩至98fs。当腔内净色散呈正常色散时,激光器输出的单脉冲能量为10.6nJ,脉冲宽度为1.76ps,经腔外色散补偿,脉冲压缩至160fs。     

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。     

水解-熔融法制备掺镱光子晶体光纤的研究

采用水解-熔融法制备高浓度掺镱双包层石英光子晶体光纤,通过对该制备方法及原理的探索研究,根据98.3%SiO2、0.2%Yb2O3、1.5%Al2O3(摩尔比)的配方进行设计,制备出高浓度镱离子掺杂的石英基双包层光子晶体光纤。该方法可有效提高稀土离子的掺杂均匀性。     

高功率掺镱大模面积光子晶体光纤飞秒激光放大器的实验研究

掺稀土光纤可由激光二极管(LD)直接抽运,大幅度降低成本;宽的增益光谱、高的单程增益和极强的散热能力使之成为理想的激光增益介质;而且光纤激光器将激光限制在光纤波导中传输,具有很好的环境稳定性,以及更加紧凑的结构,特别是双包层光纤激光器的出现,使其成为能够走出实验室的     

高功率光子晶体光纤激光器及其关键技术

与常规双包层光纤相比,空气包层大模面积光子晶体光纤更适用于高功率激光器的研制.介绍了高功率光子晶体光纤激光器研究的最新进展,分析了耦合系统和谐振腔设计中所存在的不利于功率提高的因素,指出低损耗的熔接技术是光子晶体光纤激光器达到更高功率的关键.     

大模面积双包层掺Yb3 光子晶体光纤激光器

报道了一种新型的、具有大模面积(LMA)的掺Yb^3 双包层光子晶体光纤(PCF)激光器。光纤的长度约为5m,光纤纤芯的直径为23μm,内包层的直径为420μm,数值孔径(对950nm)为0．55。输出激光的中心波长为1068．7nm,激光最大输出功率为4．26w。相对于入射的泵浦光,输出激光的转换效率为44．1％。实验结果表明,高功率激光输出存在着自脉动行为。     

光子晶体光纤激光器

光子晶体光纤激光器可标定kW级的输出功率,可使高功率工作的掺稀土光纤激光器产生变革。介绍了光子晶体光纤激光器的基本概念、特性及其典型器件。     

大模场光纤研究的新进展

为克服光纤非线性效应和光纤损伤等对光纤激光功率增长的限制,高功率增益光纤通常采用大模场光纤结构.总结了目前大模场光纤实现的3条主要技术途径:光纤结构设计、模式选择控制和模式转换,说明各种技术途径的基本思想及主要光纤的特点,在此基础上,指出:这些方法真正应用到实际还面临着模场畸变、高阶模抑制、光纤激光系统综合分析以及光纤...     

掺铒大模式面积单模光子晶体光纤放大器的数值分析

根据平面波展开法(PWEM)给出泵浦光和信号光本征模场分布,结合速率方程和功率传输方程设计一种大单模尺寸的实芯掺铒K9玻璃大模式面积单模光子晶体光纤,芯径为20 μm;分析其椭圆度容差为94.7%,最内层小孔最大允许偏移量为0.1 μm;分析了掺铒K9玻璃光子晶体光纤放大器的放大特性.进行数值计算后得到当铒离子浓度(Nt)为1×1026时,掺铒K9玻璃光纤放大器阈值为180 mW,最佳长度为0.26 m.     

高功率光纤激光器和放大器的非线性效应管理新进展

受激布里渊散射、受激拉曼散射、自相位调制等非线性效应限制了高功率光纤激光器、放大器的输出功率和传输特性.通过改进光纤的几何结构、材料成分、制作工艺、工作环境等可以克服这些限制.在分析了光纤激光器、放大器中几种非线性效应的产生机理、功率阈值特点后,着重介绍了采用大模场光纤设计、变化光纤掺杂成分及分布、纳米粒子直接掺杂技术以及控制应力、温度场调制等新方法、新技术在非线性效应管理中的应用,最后指出合理的方案.     

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。     

Stable CW Single-Mode Photonic Crystal Fiber DFB Ring Laser

We demonstrate stable single-mode CW operation of a DFB ring laser based on Er3＋ doped photonics crystal fiber （PCF）. The incorporation of a ring cavity allows one single mode to lase and also suppresses the unwanted effect of self-pulsing. Such a narrow linewidth source in PCF has great potential in spectroscopy.