多波长超短脉冲主动锁模光纤激光器

利用色散补偿光纤增加腔内色散 ,在主动锁模光纤环形激光器实验中得到了重复频率 10GHz,8个波长 (19个波长 )的输出脉冲。     

石墨烯锁模的全保偏光纤激光器

报道了一种基于反射式石墨烯可饱和吸收镜锁模的全保偏掺铒光纤激光器。分别使用单层和十层石墨烯作为可饱和吸收器件,通过全保偏结构,避免了外界环境对腔内偏振态的影响,获得了高稳定性、高偏振度、易自启动的锁模脉冲输出,脉冲宽度分别为697 fs和502 fs。实验表明,十层石墨烯相比于单层石墨烯能够获得更窄的脉冲宽度,更高的峰值功率,具有好的锁模效果。研究同时发现,经十层石墨烯锁模,进一步提高泵浦功率,可在全保偏光纤腔中获得重复频率62.94 MHz的二阶谐波锁模脉冲输出。并通过非线性薛定谔方程对谐波锁模产生的机理进行了分析。这种基于反射式可饱和吸收镜的全保偏锁模光纤激光器有望成为实现基频锁模与谐波锁模可切换的单偏振激光源。     

锁模光纤激光器中的矢量孤子簇

为了研究锁模光纤激光器中矢量孤子的动力学特征,利用非线性偏振旋转锁模机制,实验获得了矢量孤子及矢量孤子簇。矢量孤子簇表现出来的动力学特点与抽运功率与偏振设置有关。抽运功率越高,由矢量孤子裂变所形成的矢量孤子簇对数越多。而且,孤子簇脉冲序列在时域上显示出强度周期调制现象。实验中观察到强度周期调制的4阶和7阶脉冲矢量孤子簇。结果表明,强度周期调制的矢量孤子簇输出是非线性偏振旋转锁模光纤激光器偏振调制的本征属性,孤子簇周期强度调制现象归因于腔内偏振相关隔离器对孤子簇的周期偏振调制的结果。     

低阈值的1053nm光纤激光器

采用国产激光二极管泵浦和国产掺镱(Yb)双包层光纤,研制了1053nm光纤激光器.谐振腔由光纤光栅和平面输出镜组成.通过3种不同实验方案的对比,实现了低阈值的光纤激光器,阈值泵浦功率1mW,并分析了激光光谱随光谱仪分辨率的变化,对正确选择分辨率提出了一些建议.     

光纤激光器中锁模孤子序列的长周期脉动

实验观察到非线性偏振旋转锁模光纤激光器中锁模孤子及孤子簇的长周期脉动现象.单孤子与孤子簇的脉动周期达103和102次脉冲周期量级.脉动周期及脉动包络形状与抽运功率及腔内偏振设置有关.孤子脉冲的长周期脉动现象归因于不严格的1阶偏振态设置.不严格的1阶偏振态设置使得偏振相关隔离器对每次腔内循环的锁模孤子脉冲进行了微弱的周期偏振滤波.积累的偏振滤波损耗导致了锁模脉冲序列出现长周期脉动.     

Figure-9腔锁模全保偏掺铒光纤飞秒激光器

针对特殊应用领域对高可靠性、轻量化、输出功率大于100 m W、重频大于50 MHz的飞秒激光器的需求，设计了一种Fi gur e-9腔锁模全保偏掺铒光纤飞秒激光器，通过在腔锁模振荡器中引入π/2相移偏置，降低了振荡器的自启动锁模阈值。实验结果表明：当泵浦功率为130 m W时，振荡器可获得平均功率为12 m W、重频为85.89 MHz、脉冲宽度为249 fs的稳定锁模脉冲序列输出；采用一级正色后向泵浦散掺铒增益光纤放大器进行放大后，最终可获得平均功率为113 m W、脉冲宽度为107 fs的飞秒脉冲序列输出。     

锁模光纤激光器中隐形孤子脉动演化特性研究（特邀）

以锁模光纤激光器为研究平台,利用色散傅里叶变换技术,实时观察到调制频率成比例的三周期隐形孤子脉动现象。通过分析孤子的演化特性,笔者所在课题组认为孤子的调制不稳定性引起了色散波和孤子的参量耦合过程,导致了色散波和孤子的能量交换,从而产生了参量边带和隐形孤子脉动。部分能量在色散波和孤子间的交换使得孤子总能量几乎不变。因此这种孤子脉动难以通过时域脉冲序列分辨。此外,文中实验分析了隐形孤子脉动完整的演化路径,即仅通过增加泵浦功率使得脉动产生至消失的过程。与传统的可见脉动过程相比,这种隐形孤子脉动的调制周期随泵浦功率的变化较小。该工作不仅加强了对孤子脉动动力学现象的理解,还对锁模激光稳定性的提升具有重要意义。     

被动锁模光纤环形孤子激光器的自起动分析

本文从激光器工作的两种平衡态出发 ,具体分析了被动锁模光纤环形孤子激光器的自起动特性与其结构参数的关系 ,并用分裂步长法对激光器的自起动特性做了数值模拟 ,获得了稳定的孤子脉冲序列。     

间距可控的耗散孤子分子锁模光纤激光器

通过在耗散孤子锁模光纤激光器外接入马赫增德尔干涉仪,实现了间隔可控的耗散孤子分子超短脉冲输出.马赫-曾德尔干涉仪由两个50∶50分束器和一个可调谐时间延迟线构成.通过调节时间延迟线控制马赫-曾德尔干涉仪两臂的光程差,可以实现耗散孤子分子的间距连续可调谐.实验中实现了脉冲间隔分别为0.8、1.3、2.37、4.25、6.24、9.4、15.3 ps的耗散孤子分子,对应的光谱调制间隔分别为8.3、6.1、3.83、1.88、1.27、0.85、0.52 nm.理论分析了孤子分子的产生机理并与实验数据保持一致.本研究为实现间距可控孤子分子超短脉冲提供了一个行之有效的方法.     

非线性偏振旋转锁模Yb3+光纤激光器的理论分析

本文对非线性偏振旋转锁模Yb~(3 )光纤激光器进行了理论分析,通过数值模拟方法证明,采用非线性偏振旋转的锁模机制,利用掺Yb~(3 )光纤工作在正色散区的特性,在掺Yb~(3 )光纤组成的环形腔激光器中,可形成能量较大的光脉冲。对该脉冲在腔外进行压缩,可得到高能量的超短光源。     

保偏光纤模式耦合分析及其相干检测

当保偏光纤存在结构不均匀或者受到外部扰动时,将使其内部传输的一部分偏振光耦合到与其正交的偏振态上去。分析了保偏光纤内偏振光模式耦合的原理,给出了基于白光干涉法的偏振模式耦合检测方法,并用迈克尔逊干涉仪对保偏光纤的偏振模式耦合的耦合强度和耦合点发生的空间位置进行了测试。通过步进电机控制迈克尔逊干涉仪扫描臂的反射镜移动,改变干涉仪两臂之间的光程差,来补偿由于偏振耦合而形成的两偏振光从保偏光纤出射时的光程差,实现了对偏振耦合的测量。为提高检测系统的灵敏度,需提高输出信号的信噪比,对光源发出的光进行高频调制,通过频谱搬移和相干解调,有效地抑制了各种干扰和噪声,使输出信号的峰值信噪比提高了5.1 dB,耦合强度测试最小值也由-57.6 dB提高到-62.7 dB,增强了测试系统检测微弱偏振耦合的能力。     

基于保偏光纤模式干涉的温度传感技术

基于Sagnac光纤干涉仪偏振非互易的光纤温度传感器的理论、方案和相关技术,利用光强度直接测量的信号检测技术,实现了单点温度传感并进行了实验验证.实验和测试表明:这种温度传感器达到了0.01℃的温度分辨率和稳定性,通过改变温度传感头的长度和传感保偏光纤的双折射率,可方便地调节其测量范围.同时又提出了一种新的反射型保偏光纤温度传感方案并研制出微小型保偏光纤温度传感头.在此基础上,实现了多点温度测量,研制出大型变压器绕组温度监控用多点温度传感系统,在0～200 ℃的温度范围内达到了0.5℃的测量精度和分辨率,研制的传感头满足高电压绝缘和热油、热蒸汽的恶劣环境要求.     

人眼安全高重频窄脉宽单模全光纤激光器特性研究

介绍了基于主振荡功率放大结构的人眼安全全光纤激光器.首先对比了电光调制及直接调制产生的种子激光在百kHz重复频率、纳秒级脉冲宽度的激光放大器中优缺点,综合系统需求选择直接调制方式;之后对窄脉冲单模放大中出现的脉冲分裂现象进行了研究,选用10 m纤芯的双包层铒镱共掺光纤,仅通过两级放大即获得了1 550 nm,重复频率为200 kHz,脉冲宽度为4.07 ns,峰值功率为1.02 kW的单模激光输出.具有结构紧凑、稳定可靠的特点,可用于三维视频激光雷达.     

低阈值短腔随机分布反馈光纤激光器

设计了一种低阈值短腔随机分布反馈光纤激光器,采用1455 nm的激光二极管泵浦一段色散补偿光纤,采用正向反馈和反向反馈两种结构分别将一阶随机激光阈值降至760 mW和520 mW,且反向反馈结构的二阶阈值与一阶阈值相同,分析了色散补偿光纤长度对阈值的影响,实验证明优化色散补偿光纤长度是降低一阶与二阶随机激光阈值的有效方法。     

1kW单模全光纤激光器实验研究

研究了高功率下光纤激光器实现单模激光输出的模式控制方式,分析了输出功率1kW的连续全光纤激光器的实现方法。采用一级振荡、一级放大的主振荡功率放大方式,实现了工作波长1.08μm,最大输出功率1.05 kW的全光纤连续激光输出,光-光转换效率77%,光束质量Mx2=1.43、My2=1.42。分析了光束质量变差的原因,认为在高功率下光纤弯曲导致原先在纤芯中传输的激光部分被泄露到包层中,在包层中传输激光使光束质量变差。针对某些特殊用途,对中心波长的稳定度进行了研究,经测量发现随着输出功率的增大,中心波长无明显变化。     

基于色散控制的主动锁模掺镱光纤激光器设计

设计了一种基于色散控制的相位调制锁模掺镱光纤激光器。针对相位调制锁模中模式跳变现象,基于非线性薛定谔方程,建立了光脉冲在光纤激光器系统中演变的数学模型,通过数值仿真研究了色散对脉冲稳定性的影响。在光纤环形腔中加入光子晶体光纤实现色散补偿,解决了输出脉冲在两个相位差为π的模式间跳变引起的不稳定问题。在稳定锁模的前提下,进一步分析了激光器关键参数（非线性系数、小信号增益系数、调制频率和调制深度）对输出脉冲时域特性的影响。结果表明,在腔内平均色散为－19 ps2／km 时,激光器工作在稳定锁模区域,产生重复频率4．918 GHz,脉宽2．54 ps 的锁模脉冲,这对于后续实验中的优化设计具有指导性意义。     

保偏光纤环形谐振腔研究

报道了一种用于角速度测量的光纤谐振式传感器保偏光纤环形谐振腔的研究,给出了测量的原理、实验装置和实验结果.根据计算和实验结果,对影响系统性能的几个重要光学参数进行了设计和优化.该谐振腔已在传感器系统中得到应用.     

保偏光纤断裂形式分析

通过对于光纤断裂机理的分析,确认了目前影响保偏光纤的断裂两种形式,发现了不同于常规“延展性断裂”的“脆性断裂”,通过对于断裂形式的分析及研究,明确了“延展性断裂”与“脆性断裂”的差异,最终通过实验得到了“脆性断裂”产生原因及表现形式,对于保偏光纤应用过程中的机械损伤控制起到了指导作用。     

保偏光纤拍长的测量方法

介绍了保偏光纤拍长测量的几种常用方法,就其测量原理,试验装置及优缺点分别进行了较为详细的分析和说明.并就目前多数测量方法适用于高双折射光纤的不足,介绍了一种较好的测量低双折射光纤拍长的方法.