全光纤掺镱激光器实现锁模和多波长输出

利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)和光纤环形镜(FLM)分别作为腔镜,实现了线形腔结构的全光纤掺镱激光器.通过调节偏振控制器(PC)和抽运功率得到了调Q、调Q锁模、连续锁模、二次谐波、三次谐波、多波长等多种输出状态.其中连续锁模状态可实现开机自启动,脉冲宽度31 ps,单脉冲能量40 pJ,重复频率19.3 MHz,...     

被动调Q锁模掺镱光纤激光器

报道了基于偏振旋转技术等效快可饱和吸收体的被动调Q锁模光纤激光器,采用976 nm半导体激光器作为抽运源,高掺杂浓度的Yb3 光纤作为增益介质构成环形腔,通过调节抽运光功率和偏振控制器的角度得到了调Q,调Q锁模与锁模三种稳定的输出脉冲。获得的锁模脉冲中心波长为1.05μm,重复频率为20 MHz,脉冲光谱宽度为13.8 nm,抽运功率为270 mW时,锁模平均输出功率为15.82 mW;调Q频率为17.54 kHz,调Q脉冲宽度为8μs,光谱宽度为4.7 nm;调Q锁模中调Q重复频率为300 kHz。     

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。     

大模场双包层掺镱光子晶体光纤反射式石墨烯被动调Q锁模激光器

报道了基于石墨烯可饱和吸收镜的被动调Q锁模光纤激光器。激光器以大模场双包层掺镱光子晶体光纤为增益介质,采用线形腔结构。在抽运功率12 W时,得到了最高115mW的调Q锁模脉冲输出。输出峰值波长1039nm,光谱的半峰全宽为6nm。对实验结果及现象进行了详细的讨论和分析。     

调Q锁模类噪声方波脉冲掺铒光纤激光器

对基于非线性偏振旋转技术的L波段掺铒被动锁模光纤激光器中产生调Q锁模类噪声方波脉冲进行了实验研究。该类型脉冲中调Q包络内部包含的脉冲是基频方波,通过自相关迹证实该方波为类噪声脉冲。为了容易实现类噪声方波脉冲输出,将一段250 m普通单模光纤引进激光腔内。适当调节腔内的偏振控制器和泵浦功率,获得了基频为778.21 kHz的连续波锁模类噪声方波脉冲和由3.81 kHz可调谐到9.01 kHz的重复频率,单个调Q包络最高能量为1.06 J的调Q锁模类噪声方波脉冲。研究结果有利于进一步理解被动锁模光纤激光器中类噪声脉冲和调Q锁模的机理和特性。     

透射式SESAM实现掺Yb3+光纤激光器被动调Q锁模

锁模光纤激光器具有体积小、性能稳定及模式好等优点，日益受到关注。利用一种新型的透过式半导体可饱和吸收镜，实现双包层掺Yb^3＋光纤激光器调Q锁模脉冲激光输出。得到的脉冲调Q包络半高宽约500ns，重复频率110kHz，平均输出功率45mW，锁模脉冲重复频率26．7MHz。锁模光路比反射式吸收镜更简单，易于调节，为进一步引入色散补偿元件进行飞秒脉冲的实验研究奠定了基础。     

同步抽运锁模的掺镱光纤激光器

同步抽运锁模是一种调制增益的锁模技术，就是调节抽运光的调制频率使之等于激光器纵模间隔的整数倍。通过对抽运光源半导体激光器的驱动电流进行正弦调制，实现了掺镱光纤激光器(YDFL)的同步抽运锁模。通过调整抽运激光器的调制频率，在相应于二次谐波锁模，4阶有理数谐波锁模条件下分别得到了较窄的脉冲输出。对重复频率625kHz的二次谐波锁模脉冲序列，脉冲宽度小于20ns，约为抽运光宽度的1／40；平均输出功率2．34mw，能量转换效率约为5％。     

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。     

掺Yb3 光纤环形腔锁模激光器的实验研究

报道了以掺Yb^3＋光纤作为增益介质的环形腔光纤激光器产生超短脉冲的实验研究。在掺Yb^3＋光纤环形腔激光器中，通过调节偏振控制器（PC）的状态和减少腔内损耗，利用非线性偏振旋转效应实现被动锁模，通过改变泵浦功率分别获得了调Q锁模和锁模2种稳定运转状态。其中，调Q锁模的中心波长为1051nm，激光光谱宽度为11．5nm；锁模输出的中心波长为1051nm，激光光谱宽度为13．8nm，重复频率为19MHz。给出了实验结果并作了简要的分析。     

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。     

基于6H-SiC衬底外延石墨烯的被动锁模掺镱光纤激光器

报道了6H-SiC衬底外延生长的石墨烯作为可饱和吸收体,环形腔结构的全正色散被动锁模掺镱光纤激光器。在注入抽运功率为250mW时,得到稳定的重复频率为1.05MHz的自锁模脉冲,平均输出功率为6mW;当注入抽运功率增加到480mW时,最大平均输出功率为20mW,相应的最高单脉冲能量为19nJ,激光脉冲宽度约为520ps。     

可调谐全正色散掺镱光纤激光器

利用相位长周期光纤光栅作为光谱滤波器,熔接于全正色散掺镱光纤激光系统中,从而实现了具有波长可调谐的连续激光输出和被动锁模激光脉冲输出,可调谐激光波长范围分别为11.4 nm和10.5 nm.通过调节偏振片改变激光腔内的偏振状态,输出锁模脉冲实现脉冲宽度的可调谐,其调谐范围为3.6~1.2 ns.在530 mW的最大泵浦功率下,得到了重复频率为2.5 MHz、最大单脉冲能量为38.9 nJ的锁模脉冲输出和最大输出功率为124 mW的连续激光输出.     

基于石墨烯可饱和吸收体的被动锁模、被动调Q掺镱光纤激光器

报道了石墨烯材料作为可饱和吸收体的被动锁模、被动调Q掺镱全光纤激光器。采用环形腔结构,在抽运功率为1.2W时,有稳定的重复频率为1.04MHz的自锁模脉冲发生,平均输出功率为46mW;当抽运功率增加到2.3W时,平均输出功率为170mW,相应的单脉冲能量高达163nJ,脉冲宽度约为680ps。采用线形腔结构,实现了石墨烯被动调Q激光脉冲输出,其重复频率在140～257kHz可调,最窄激光脉冲宽度为70ns,最大平均功率为12mW,相应最大单脉冲能量为46nJ。     

6 MHz重频调谐范围的稳定锁模掺镱光纤激光器

针对精密测量的实际应用需求,开发了具有6 MHz重复频率调谐范围的掺镱锁模光纤激光器。该光纤激光器利用啁啾光纤光栅实现色散补偿,可以实现不同色散域的锁模。实验中,系统研究了不同腔内净色散对锁模激光器输出特性和稳定性的影响,发现当具有一定负腔内净色散时,在不同的重复频率下都可以输出相同的光谱,同时输出光谱具有较好的高斯型。根据以上研究,特殊设计了稳定的简化腔结构和空间延迟线,同时优化了腔参数,保证了大范围的重复频率调谐和稳定的锁模运转。当中心重复频率为26 MHz 时,调谐比率达到23%。激光器稳定输出平均功率为3.23 mW的飞秒激光脉冲,去啁啾后脉冲宽度为347 fs。基于此,将光纤锁模激光器重复频率锁定于铷原子钟,在1 s的平均时间内获得了2×10?10的艾伦方差。     

利用非线性偏振旋转锁模技术产生0.7nJ,1.5ps光脉冲

为了研究锁模光纤激光器以增益平坦型掺铒光纤放大器作为增益介质对输出特性的影响,采用增益平坦型掺铒光纤放大器结合光纤偏振控制器、偏振相关光隔离器组成锁模光纤激光器,基于非线性偏振旋转锁模技术,实现稳定、自起振锁模运转,得到了中心波长1560nm、重复频率6.495MHz、单脉冲能量0.7nJ、脉宽1.5ps的超短光脉冲。同时实验观察到峰值波长为1557nm和1570nm的双峰值波长锁模脉冲的产生。结果表明,采用增益平坦型掺铒光纤放大器替代普通掺铒光纤组成锁模光纤激光器,可获得较高单脉冲能量的超短光脉冲,锁模脉冲的输出光谱可能出现双峰结构,从而可为超短脉冲光纤激光器设计及实用化提供参考。     

波长可调节全正色散掺镱锁模光纤激光器的放大特性

高功率,波长可调超短脉冲光源具有重大的应用价值。采用掺镱光纤放大的全正色散锁模光纤激光器能够满足以上优质光源的要求,并且结构紧凑。通过实验全面探索了波长可调节全正色散锁模光纤激光器的放大特性。分析了小信号增益系数随着信号光波长的变化。发现最大增益出现在波长为1 030 nm 附近,并且增益随着信号光波长的增大而减小,这是由于掺镱光纤的增益谱特性决定的。也分析了增益系数随泵浦光功率的变化,观察增益饱和现象和放大自发辐射噪声。也讨论了种子脉冲在放大器中的时域与频域畸变。发现脉冲因为群速度色散而轻微展宽,频谱因为自相位调制也会发生轻微展宽。     

被动锁模光纤激光器的多模式输出

被动锁模光纤激光器腔体结构简单,可以实现全光纤集成,是产生超短脉冲的有效方法,而非线性偏振旋转又是其中最重要、最简单的被动锁模方法。为了研究基于非线性偏振旋转被动锁模光纤激光器存在的多种不同工作模式,采用实验方法,得到了包括正常孤子态,多脉冲束缚态,噪声像脉冲态等输出模式。结果表明,基于非线性偏振旋转被动锁模光纤激光器存在多种不同的工作模式。     

一种用作武器的高亮度光纤激光器实现方案

由于光纤激光器较之其他固体激光器在体积、重量、散热等方面有明显的优势,故提出了一种实现武器级光纤激光器的方法。采用大有效面积低数值孔径的掺镱光纤作为光纤激光器,利用弯曲光纤和非稳腔抑制粗芯光纤中的高次模来获得单芯输出6kW的单模功率。用零差法控制和调节19路光纤激光器的相位并使19束激光形成相干叠加。从而得到100kW的合成光束。