10 W量级高功率中红外超快光纤激光系统中色散管理的仿真设计

超快光纤激光器具有结构紧凑、可靠性高和光束质量好等优点,在科学研究和工业生产上有广泛的应用。2～5μm波段的中红外超快光纤激光器在气体探测、激光手术与中红外对抗中具有巨大的应用潜力,已成为超快光纤激光器领域的一个研究热点,尤其是利用掺杂铒离子的氟化物光纤作为增益光纤的光纤激光器,其可利用常见的980 nm泵浦激光产生2.8μm波段的超快激光,是研究最为广泛的中红外超快光纤激光器系统之一。然而,2.8μm波段的超快光纤激光器无论是在平均功率还是在单脉冲能量上,都与国际先进的近红外波段超快光纤激光器存在较大差距。前期报道的2.8μm超快光纤激光器输出的最高平均功率约为1 W,单脉冲能量约为30 nJ,这极大地限制了中红外超快光纤激光在高灵敏度气体测量等领域的应用。针对这一问题,本文设计了一套基于掺杂铒离子氟化物光纤的多级啁啾脉冲放大系统,并对其进行了数值模拟,此系统可将脉冲平均功率放大到10 W量级,从而获得超过250 nJ的单脉冲能量。此系统输出的高能量中红外脉冲具有约400 fs的超宽脉冲宽度,脉冲峰值功率可达450 kW。     

高功率超快光纤激光器研究进展

高功率超快脉冲激光应用广泛,包括精密工业加工、超快光谱学、强场物理学及军事应用等。光纤激光具有操作方便、散热要求低、光束质量好等优势。综述了近年来高功率超快光纤激光器的研究进展,包括新兴的被动锁模光纤激光技术及啁啾脉冲放大技术,以高功率超快光纤激光器在高次谐波产生中的应用为例,阐述了高能量光纤激光在非线性光学中的优势,对高功率超快光纤激光器的研究前景进行了展望。     

1.7 μm超快光纤激光器研究进展（特邀）

超快光纤激光器具有紧凑性高、光束质量佳、散热性好等优点,是一种极具发展潜力的激光光源。工作波长作为超快光纤激光器的重要参数,在一定程度上决定了激光器的应用领域。近年来,得益于1.7 μm波段的独特光谱特性,1.7 μm波段超快光纤激光器在生物医学、聚合物加工、光学成像等领域具有重要的应用价值。因此,研制高性能的1.7 μm波段超快光纤激光器成为激光领域的研究热点之一。文中综述了近期1.7 μm波段超快光纤激光器的研究进展,对目前获得1.7 μm波段超短脉冲的不同方式进行总结,分析其技术特点;同时,介绍了笔者所在课题组报道的1.7 μm波段耗散孤子超快光纤激光器及其放大系统的研究成果,概述了其工作原理、技术难点;最后,对1.7 μm波段超快光纤激光的应用前景及发展趋势进行了展望。     

时分复制脉冲放大技术在超快光纤激光器中的应用研究进展

随着高功率超快光纤激光器的迅速发展,时分复制脉冲放大技术近年来获得了广泛的关注。时分复制脉冲放大技术可以通过双折射晶体组或自由空间时延来实现。将时分复制脉冲技放大技术与啁啾脉冲放大、空间分束和光子晶体光纤放大等技术相结合,运用于相干光束合成和非线性压缩,可以提升超快光纤激光器的脉冲能量和峰值功率。文中对时分复制脉冲放大技术在超快光纤激光器中的最新研究进展进行了详细综述,重点分析了时分复制脉冲放大技术在相干光束合成应用中的不同系统结构,并对时分复制脉冲放大技术的优化和发展方向进行了展望。     

激光技术新进展及其在光伏产业中的应用

自从1960年世界上第一台红宝石激光器问世以来,激光技术有了很大的发展,已经从实验室走向应用。激光技术的一些新进展包括:光学设备和材料,从中红外到紫外波段新材料;激光应用中的新型激光源、光纤传感、激光冷却、激光加工;光伏技术:薄膜电池、有机光伏电池、高效光伏电池。重点介绍了以透明陶瓷为代表的新型激光材料,以光纤激光为代表的新型激光器结构,以掺铥光纤激光器为代表的中红外激光器;并介绍了激光技术在光伏太阳能产业中的应用。     

中红外锁模氟化物光纤激光器研究进展

中红外超短脉冲激光是国际研究热点,它在激光微创治疗、聚合物精细加工、高次谐波产生、强场激光物理、超快分子成像等领域具有重要的应用前景,而锁模是产生超短脉冲的重要技术手段。本文围绕氟化物光纤激光器,从稀土离子中红外激光激射过程出发,对该波段目前常用的三种锁模方式(包括材料可饱和吸收、非线性偏振旋转、频移反馈)的工作机理、发展现状以及存在问题进行了介绍、分析与总结,并对中红外锁模光纤激光器的发展趋势进行了展望。     

2～5μm全固态中红外高功率光纤激光源研究进展（特邀）

2～5μm中红外波段激光在科学研究、生物医疗、通信等众多领域中都有重要的应用价值,一直以来都是激光领域的研究热点。主要对目前国内外高功率2～5μm全固态中红外光纤激光源的发展现状进行了梳理,包括稀土离子掺杂的中红外光纤激光器、波长灵活可设计的拉曼光纤激光器和宽带超连续谱激光器,并对2～5μm全固态中红外光纤激光源的发展进行了展望。     

飞秒光纤激光器的发展及其工业应用

1引言 自超短脉冲光学问世以来,已经历了约25年的发展历程,飞秒激光器现已在工业加工中得到应用. 飞秒光纤激光器利用支撑光通信发展的光纤技术实现了集成化,使超小型激光器达到了高可靠性.最新研制的系统巧妙地利用光纤中的非线性现象,使其脉冲能量接近以往利用再生放大和盘形激光技术的固体激光器的能量.这种飞秒脉冲光纤激光器有望应用于超微细加工领域.目前,光纤单模传输技术的开发已取得进展,更高能量、更高功率的光纤激光器不久将展现在人们的面前.     

中红外激光技术及其进展

3～5μm波段激光在民用和军用两方面都具有重要作用.文中简要介绍了产生中红外激光的各种方式,并分析其优缺点,从两个方面综述了中红外激光源的进展情况.首先介绍了半导体量子级联激光器、固体激光器、自由电子激光器、化学激光器、气体激光器等线性光学方法产生中红外激光的进展;然后对基于物质二阶非线性作用产生中红外激光的光学倍频、差频和光参量激光器的进展进行了介绍;最后指出了中红外激光技术的发展方向.     

超快光纤激光驱动的长波中红外飞秒脉冲光源（特邀）

基于差频产生的中红外飞秒光源具有波长调谐范围宽（6~20 μm）、覆盖范围广（整个“指纹区”）和系统复杂程度低等优势,超快光纤激光器驱动的中红外飞秒光源只有差频部分采用了空间光路,进一步提高了系统的稳定性。文中介绍基于超快光纤激光器驱动的光学差频产生长波中红外飞秒脉冲的技术路线,阐述在差频过程中如何通过非线性光纤光学技术（包括超连续谱产生、孤子自频移和光谱滤波技术）产生合适的信号脉冲,并从理论上详细介绍差频过程中提高中红外脉冲功率的方法。     

用于光电对抗的高重频中红外激光器综述

高重频中红外激光器在光电对抗及其它领域具有重要的应用价值,其输出的激光波长覆盖了3μm～5μm,主要包括直接抽运式高重频中红外固体激光器、高重频中红外光纤激光器和高重频中红外光学参量振荡器3种类型.介绍了产生高重频中红外激光的主要技术方案,并讨论了上述3种类型激光器的相关进展状况.最后,对各种技术所存在的问题和未来的发...     

中红外激光技术研究进展

中红外激光技术在激光通信、遥感技术、光谱分析和军事等方面都有重要的作用.介绍了产生中红外激光的各种方式,综述了其技术特点和进展情况.首先介绍了线性光学方法产生中红外激光的技术,如固体激光器、半导体量子级联激光器、自由电子激光器、化学激光器等的进展;然后对基于物质二阶非线性作用产生中红外激光的光学倍频激光器和光参量激光器的进展进行了介绍;最后讨论了中红外激光技术的现状和发展趋势.     

航天用光器件可靠性技术及其进展

简要介绍了航天用光器件的可靠性技术及其进展,详细叙述了光纤激光器、大功率半导体激光器、HgCdTe红外探测器和光纤陀螺的可靠性技术。     

Tm3+/ Ho3+离子掺杂中红外超快激光技术研究进展（特邀）

稀土离子Tm3+/ Ho3+ 掺杂中红外2 μm波段超快激光由于广泛的应用前景成为近十余年来激光领域的研究热点之一。文中首先综述了稀土离子Tm3+/Ho3+掺杂固体/光纤2 μm波段超快激光锁模技术进展,包括主动锁模技术以及饱和吸收、克尔透镜、非线性偏振旋转、非线性光环形镜、非线性多模干涉等被动锁模技术;其次,结合激光增益介质及色散管理技术回顾了Tm3+/ Ho3+掺杂固体和光纤锁模激光脉冲宽度压缩进展;再次,总结了Tm3+/ Ho3+大能量/高功率超快激光技术及进展;最后,对2 μm波段超快激光发展趋势进行了总结和展望。     

1μm周期量级超快激光器研究进展

1μm波段超快激光器在材料表面改性、材料微加工等有着广泛的应用前景。激光振荡和放大技术能增强谐振腔的模式选择能力,激光增益和补偿器件可以提高激光峰值功率,进一步减小输出激光的脉冲宽度。主要概述了1μm波段周期量级的超快激光振荡器（纯被动锁模、孤子锁模、克尔透镜锁模）、超快激光放大器（啁啾脉冲放大、脉冲整形、非线性压缩技术）,以及1μm超快激光器的调控器件与系统（激光增益介质、色散调控器件、高阶横模产生以及超快激光智能化控制）的最新研究进展。最后展望了1μm周期量级超快激光器的发展前景和趋势。     

高功率3～5微米波段超连续谱光纤激光研究进展

高功率3～5μm波段中红外超连续谱激光器在环境监测、生物医疗、测绘计量、国防安全等领域有重要应用。在用于产生中红外超连续谱激光的非线性介质中,光纤易于实现大的非线性系数,且有效作用距离长、结构灵活、便于集成,得到了广泛研究。近年来,3～5μm波段高功率中红外超连续谱光纤激光的技术方案日益丰富,性能指标逐步提升。总结了光谱覆盖3～5μm的中红外超连续谱光纤激光的发展现状,并对其发展趋势进行了展望。     

高功率光纤激光器研究进展

高功率掺镱双包层光纤激光器由于在效率、散热和光束质量方面的优势,在工业加工、医疗和国防等领域具有广泛的应用前景,是目前国际上激光技术研究的热点之一.首先综述了国际上高功率光纤激光器的研究进展情况,然后重点介绍了中国科学院上海光学精密机械研究所在连续光纤激光和脉冲光纤激光方面所取得的进展,采用双端泵浦技术,在15 m的国产双包层光纤中获得440 W的连续输出,采用MOPA方式,以4 m长的国产光纤作为放大介质,在100 kHz时,获得了133 W的平均功率输出.     

全固态超快激光技术及相关研究进展

全固态激光技术与超快激光技术的结合导致了激光科学的革命性进展。利用二极管激光作为超快激光的泵浦源,不仅扩展了全固态激光的前沿内容和应甩领域,而且也使得超快激光变得更为经济、稳定、可靠和实用。本文在介绍二极管激光泵浦的几种典型类型超快激光的基础上,结合我们完成和正在开展的一些研究工作,综述报道全固态超快激光在能量放大、超宽光谱及超宽调谐的获得、脉冲载波包络相位的控制及周期量级脉冲的产生等研究方面的研究进展和现状。这些研究内容不仅推动着激光器件向结构更稳定可靠、输出效率更高、能量更强、覆盖光谱范围更广、产生脉宽更短、参数控制更精密化的全能方向发展,而且在许多方面将有着重要的应用。     

高吸收调制下掺铥锁模光纤激光器的数值研究

为了验证饱和吸收体参量对被动锁模掺铥光纤激光器的输出特性的影响,基于耦合Ginzburg-Landau方程进行了数值研究,阐明了掺铥锁模光纤激光器在高调制深度饱和吸收体调制下的时域和频域特性。结果表明,优化选择的高调制深度可饱和吸收体可以有效缩短脉宽,减小时间带宽积。此研究结果对发展稳定、超快中红外超快激光具有指导意义。     

基于碳纳米管的被动锁模超快光纤激光器(上)

作为超快光纤激光器核心部件的可饱和吸收体近年来在纳米科学发展的带动下取得了很多突破性的进展,尤其是以碳纳米管材料为代表的光纤型可饱和吸收体受到了国际上的广泛关注。超快光纤激光器的应用不断扩展,包括精细加工、光谱特性探测、无损成像、光频率梳产生、材料的超快动力学研究等。针对近年来基于碳纳米管的超快光纤激光器的工作做一部分综述工作。对碳纳米管的原理、制备、非线性光学特性,尤其是在超快光纤激光器中的应用做出总结。