基于石墨烯可饱和吸收体的掺铒光纤环形腔脉冲激光器

利用新型材料石墨烯作为可饱和吸收体,设计了用于光纤通信和材料加工的环形腔结构脉冲光纤激光器,实验研究了石墨烯可饱和吸收产生脉冲输出的原理以及输出脉冲激光的特性.通过激光诱导沉积法将石墨烯材料转移到光纤端面并将其置于环形激光腔结构中;采用974 nm半导体激光器作为抽运源,掺铒光纤作为增益介质,调节偏振控制器的角度得到了稳定的锁模输出脉冲.获得的锁模脉冲中心波长为1 560.1 nm,重复频率为7.89 MHz,脉冲光谱3 dB带宽为0.27 nm,脉冲宽度为14.7 ps.实验显示,由于石墨烯具有良好的可饱和吸收性能,损伤阈值比较高,有望取代单壁碳纳米管成为一种新型的激光锁模材料.     

被动锁模掺铒光纤激光器中的有理数谐波锁模现象的研究

在分析有理数谐波锁模的理论和非线性放大环镜（NALM）传输特性的基础上,对被动锁模掺铒光纤激光器进行了相关的研究。实验中除了观测到了稳定的谐波锁模脉冲外,还观察到了的有理数谐波锁模脉冲的产生现象,分析其脉冲重复频率也证实此类脉冲序列具有属于3阶、5阶和6阶有理数谐波锁模脉冲序列重复频率的一样的规律。     

重复频率锁定的783 nm飞秒光纤激光器研制

设计并搭建了重复频率长时精确锁定的783 nm飞秒光纤激光器。该激光器基于全保偏非线性干涉环镜(NALM),实现掺铒光纤振荡器锁模脉冲输出,由与脉冲分离器级联的环境稳定掺铒光纤双级放大器进行功率放大,实现了平均功率1.30 W、脉冲宽度130 fs、重复频率77.1 MHz、1 560 nm脉冲输出;通过周期极化铌酸锂(PPLN)光学晶体倍频,获得了平均功率为0.52 W、脉冲宽度为140 fs、783 nm脉冲输出。通过重复频率监测及锁相环技术,进一步将掺铒光纤振荡器的重复频率溯源至参考铷原子钟,12 h内频率抖动峰-峰值为5 mHz、标准偏差为1.2 mHz。该激光器系统具有稳定性高、集成度高、体积小的特点。     

基于FBG的波长可调谐环形掺铒光纤激光器

在介绍光纤光栅波长调谐原理的基础上,设计了一种环形腔掺铒光纤激光器。利用光纤光栅(FBG)作为波长调谐元件,在20~170 ℃的温度范围内,实现了输出激光波长在1 547.7~1 556.5 nm内的连续可调,调谐线性度达99.96%,激光光谱的3 dB带宽均小于0.05 nm,20 dB带宽均小于0.08 nm,边模抑制比大于52 dB,输出功率可达21.2 mW。结果表明:可调谐掺铒光纤激光器具有可用带宽较宽、功率高、线宽窄、与光纤元件天然兼容等优点。     

超快飞秒脉冲激光测量技术研究

本论文主要从事有关飞秒超短脉冲测量的研究工作。对激光超短脉冲的脉宽测量、脉冲重现及短脉冲固体激光器等研究领域作了比较详细全面的调研。研制了一台能测量超短脉冲宽度的转镜式自相关仪，它具有测量范围宽、扫描线性好、使用方便、分辨率高等特性。利用该仪器已测到接找２０ｆｓ的钛宝石激光超短脉冲。还进行了相关短脉冲固体激光器的研制工作。     

掺铒光纤放大器自动增益控制的DSP实现方法

对掺铒光纤放大器(EDFA)的增益控制电路的发展和最新动态做了简要介绍,提出了带前馈控制的数字PID参数自寻优控制算法在EDFA自动增益控制中的应用.试验结果表明,这种基于DSP的EDFA自动增益控制法成本较低、可靠性好,可以用不同的算法对系统进行控制.     

多波长光纤激光器的研究

以一种环形腔结构的 MW- EDFL为例 ,详细说明了多波长光纤激光器的结构特点、工作原理和研究现状 ,同时介绍了几种多波长光纤激光器的最新报道 ,并预言了多波长光纤激光器的广泛应用     

用于高精度光纤陀螺的掺铒光纤宽带光源的优化

为优化双程后向结构的掺铒光源,分析了光纤长度、泵浦功率和温度的变化对光源平均中心波长的影响,初步确定了掺铒光纤长度的优化范围,并在全温度范围内进行实验验证。实验选用的980nm泵浦源电流为110mA,掺铒光纤的长度为12.5m,该装置的输出功率为13.26mW,光源的平均波长稳定性为0.6℃-1。通过建立光谱分布优化仿真模型,实现输出光谱的近高斯分布,3dB带宽达到32nm。经过优化后得到的掺铒光纤光源具有输出功率高、平均波长稳定性好、输出光谱呈高斯分布等优势,是高精度光纤陀螺的理想光源。     

飞秒掺钛蓝宝石激光脉冲的产生与放大实验研究

采用３ｍｍ长的钛宝石短棒和改进的非对称Ｚ型折叠腔结构进行自锁模实验，采用石英棱镜对作为腔内色散补偿元件，在氩离子激光器输出５Ｗ泵浦下，实现低阈值泵浦自锁模运转。在腔内不加任何调制元件的情况下实现软光阑锁模，获得最短脉冲１５ｆｓ，光谱宽度８０ｎｍ，输出平均功率４００ｍＷ。同时以此钛宝石激光器作为振荡器采用１２ｍｍ长的钻宝石棒进行飞秒啁啾脉冲再生放大实验，获得重复率５ｋＨｚ，单脉冲能量１６６ｔｔＪ的结果，放大脉冲光谱宽度为２６ｎｍ。     

输出功率大于10 W的掺镱双包层微结构光纤激光器

采用F-P腔结构研究了包层泵浦掺Yb³⁺微结构光纤激光器的输出特性。在以二向色镜作为腔镜的实验中,获得了斜率效率57%,波长1 074.5 nm,输出功率为2.65 W的稳定激光输出;在由二向色镜和光纤端面构成F-P腔的实验中,获得了斜率效率87%,最大输出功率为11.69 W的激光输出。     

NALM锁模全保偏光纤掺铒光学频率梳

飞秒光学频率梳是当今激光技术领域的重要研究方向。实验基于非线性放大环形镜(NALM)锁模激光器实现了全保偏光纤结构的掺铒光学频率梳。在基于NALM锁模的光纤激光器内部加入非互惠相移器,降低了锁模阈值,实现了超短脉冲激光器的自启动。经过脉冲放大和压缩,脉冲的峰值功率可达61.3 kW。将此高功率超短脉冲注入55 cm的保偏高非线性光纤(PM-HNLF)中,激光器的输出光谱被拓展至一个倍频层(1 030～2 200 nm)。辅以f-2f自参考探测技术,成功探测到了信噪比高达40 dB、线宽为40 kHz的载波包络偏频信号(f_0)。此外,通过使用两套电路反馈系统,将f_0信号与激光器重复频率信号(f_r)的频率抖动量分别降低至521.71 mHz和240μHz,实现了相位稳定的掺铒光学频率梳。     

163 MHz/786 fs高基础重复频率掺镱飞秒光纤激光振荡器

高重复频率光纤激光器因其光斑质量好、集成化程度高、光光转化率高等优势在光学频率梳、工业加工、超高速光学采样等领域有着举足轻重的作用。利用非线性偏振旋转（NPR）的锁模机理,设计并搭建了一款基础重复频率为163 MHz的“十字腔”型孤子锁模光纤飞秒激光器。该激光器锁模后在450 mW的泵浦功率下可以输出200 mW的最大功率,光谱半高宽为30 nm,输出脉宽为786 fs。通过进一步分析激光器泵浦功率与输出功率之间的关系,得到泵浦功率处于400～500 mW时,激光器处于最佳锁模状态,并且可以实现自启动锁模。所设计的激光器由于其更加紧密的光学频率梳齿、更好的成像质量和更快的成像速度,在精密光谱、天文探测等领域具有应用意义。     

可调谐锁模光纤激光器泵浦的超连续谱光源

为了实现平坦度更好、光谱覆盖可见光波段的超连续谱激光输出,研究了泵浦波长可调谐的全光纤结构超连续谱光纤激光器。设计搭建了一台非线性偏振旋转锁模脉冲光纤激光器,实现了9种中心波长的耗散孤子皮秒脉冲输出,波长调谐范围为1 041~1 076nm;以它作为种子源进行了两级功率放大,并泵浦10m长的光子晶体光纤,在泵浦激光功率为500mW时,得到9种输出光谱特性不同的超连续谱激光,得到当泵浦激光中心波长为1 050nm时,更利于实现光谱范围更宽、平坦度更好、可见光分量更多的超连续谱激光输出。为进一步拓宽超连续谱激光的光谱范围、提升光谱平坦度,将泵浦激光功率提升至1.45 W,最终实现了输出功率为600mW、短波边界为470nm、600~1 700nm内10dB光谱宽度为1 053nm的超连续谱激光输出。     

飞秒脉冲激光沉积类金刚石膜实验研究

期望用类金刚石膜作为硅的红外保护/增透膜,采用波长为800nm,脉宽50fs,重复频率1KH z的T i:Sapph ire飞秒激光器及石墨靶材在单晶S i片上沉积了约0.7μm~1μm厚的类金刚石膜(d iam ond-like carbon film s,DLC),获得了光滑致密,硬度显著提高,红外透过率有一定增加的样品。通过对薄膜拉曼光谱和X射线光电子能谱等的测试,发现单脉冲能量在0.4m J~1.6m J范围内变动时,单脉冲能量0.8m J获得的类金刚石膜综合性能最佳,其对应的焦斑功率密度计算值为1.4×1014W/cm2。     

Measurement of the laser pulse width on the microscope objective plane by modulated autocorrelation method

We report on the construction details of a compact autocorrelator set‐up for the measurement of the width of infrared laser pulses at the focal plane of a microscope for two‐photon excitation fluorescence imaging. One of the novelties of the set‐up, which leads to an improved measurement accuracy, is the use of a modulation technique that is achieved by mounting one of the interferometer mirrors on a loudspeaker driven by a sinusoidal bias at low frequency. A non‐linear least‐square routine selects only that part of the fluorescence signal that is modulated at the same frequency as the loudspeaker bias. To further increase the accuracy, the laser pulse width is obtained from a series of measurements at different values of the modulation bias. The autocorrelator is a compact single bread‐board (10 × 20 cm); it is PC‐controlled both for the acquisition and the analysis of the data and can be coupled to different ports of the microscope. The increase in the pulse width measured for three different ports of the microscope is well accounted for by the group velocity dispersion and the glass thickness of the optics found along these paths.     

Evaluation of a femtosecond fiber laser for two-photon fluorescence correlation spectroscopy

This work evaluates a femtosecond fiber laser for use in two-photon fluorescence fluctuation spectroscopy. Fiber lasers present an attractive alternative to Ti:Sapphire systems because of their compact size and portability. Autocorrelation of the second harmonic generation signal from the laser demonstrates that its stability is sufficient for two-photon fluorescence correlation spectroscopy. Fluorescence correlation spectroscopy autocorrelation traces were well fit by a Gaussian-Lorentzian squared model with a beam waist near the diffraction limit for the 810 nm wavelength. A photon counting histogram collected with this system also fit nicely to a single-species model, further demonstrating the quality of the focal shape. The authors conclude that the output from the femtosecond fiber laser is sufficiently stable and has a high enough quality beam shape for fluctuation fluorescence methods, and thus represents an effective, compact, readily portable two-photon excitation source.     

应用800nm飞秒激光制备长周期光纤光栅

利用800 nm钛蓝宝石飞秒激光器制备了长周期光纤光栅,并实验验证了长周期光纤光栅的高温特性.基于摄像头和电动位移平台设计了激光精确对准光纤纤芯的方案;以计算机控制1.3 mW飞秒激光,使用逐点曝光法在未经载氢处理的光纤上刻写了长周期光纤光栅,实验显示该光栅在1 200～1 700 nm波段的主谐振峰值可达-17 dB.利用高温箱对长周期光纤光栅进行高温传感特性实验,在300～800℃得到的主谐振峰温度响应灵敏度为0.056 nm/℃,线性度为0.992.实验结果表明,提出的以800 nm钛蓝宝石飞秒激光器制备长周期光纤光栅的方法稳定可靠,写制的光栅在高温环境下变化均匀,不易退化,响应特性良好,适用于高温检测.     

基于光纤激光器的相干多普勒激光雷达

介绍了一种基于掺铒光纤激光器的相干测速激光雷达,该雷达具有成本低、可靠性高和结构新颖的特点。雷达系统的光路完全采用通信用光纤器件构成,单模光纤耦合器用作分光器和混频器,偏振无关的光纤环形器用作光学天线收发开关,所有光路器件采用单模光纤连接。雷达系统采用频谱分析法进行鉴频获取中频信号的中心频率。研制了原理样机并进行测速试验,系统可以探测的最小速度小于0.4 mm/s,测速精度优于0.1%,输出非线性度小于70×10~(-6)。