基于光纤可饱和吸收体的1993 nm纳秒脉冲掺铥全光纤双腔激光器

报道了一种基于光纤可饱和吸收体的纳秒脉冲掺铥全光纤双腔激光器。该激光器采用线型双腔结构,采用1550nm连续光纤激光器作为抽运源,以光纤布拉格光栅作为波长选择器件,利用掺铥光纤的可饱和吸收特性,同时结合双谐振腔间的相互作用,获得稳定的纳秒脉冲输出。分别采用单包层铥钬共掺光纤和双包层掺铥光纤作为增益介质,研究二者对激光输出性能的影响,并进行优化对比,最终实现平均功率为256.3mW,最窄脉宽为87ns的1993nm激光输出,脉冲重复频率在20.0~33.3kHz范围内可调。     

基于增益开关技术的全光纤结构纳秒脉冲掺铥光纤激光器

工作在2μm波段的脉冲掺铥光纤激光器,可望在遥感探测、相干雷达、空间光通信、激光医疗和特种材料加工等领域获得重要应用。目前,利用波长在1.55μm附近的脉冲掺铒光纤激光器作泵浦源的增益开关掺铥光纤激光器是实现全光纤结构纳秒脉冲掺铥光纤激光器的理想方式之一。采用实验研发的纳秒脉冲掺铒激光器作种子源,研制了全光纤MOPA(masteroscillator power amplifier)结构的纳秒脉冲掺铒光纤激光器,输出波长1 547 nm,脉冲频率100 kHz,脉冲宽度50 ns,平均功率1 W,单脉冲能量10μJ。使用该脉冲掺铒光纤激光器抽运掺铥光纤,实现了波长1 963 nm的增益开关脉冲激光输出。该掺铥光纤激光器为全光纤结构,重复频率100 kHz,最小脉宽47 ns,最大单脉冲能量100 nJ。激光输出稳定可靠,更高的单脉冲能量,平均功率和峰值功率可由进一步级联光纤放大器实现。     

2μm大能量掺铥脉冲光纤激光器研究进展

2μm波段掺铥脉冲光纤激光器目前可实现最高毫焦量级的能量输出,对医疗、材料、通信等领域有重要意义。本文主要介绍近年来大能量掺铥光纤激光器系统研究的主要进展,讨论大能量掺铥光纤激光器的技术类型和影响因素。在此基础上,对大能量掺铥光纤激光器的研究前景进行展望。     

基于二维材料调制的中红外脉冲光纤激光器的研究进展

3μm中红外波段脉冲光纤激光器在国防、军事、生物医疗、大气通信等领域有着广泛的应用前景。以石墨烯为代表的二维材料由于易于集成及实现全光纤化等无可比拟的优点而作为中红外波段可饱和吸收体备受关注。阐述了石墨烯、黑磷、拓扑绝缘体、过渡金属硫化物等二维材料的原子结构及光学特性,分析对比了这四类二维材料用于中红外脉冲光纤激光器的作用机理及特点,对国内外基于二维材料的中红外脉冲光纤激光器的研究进展进行了总结,并对未来基于二维材料的中红外脉冲光纤激光器的发展前景进行了展望。     

基于二维材料的短脉冲光纤激光器研究进展

新型二维材料制备工艺简单、成本低、兼容性好,相比于传统可饱和吸收体具有宽工作波段以及高损伤阈值的优越性,在获得短脉冲光纤激光器方面具有广泛的应用前景。本文展示了石墨烯、过镀金属族硫化物以及拓扑绝缘体等新型二维材料的结构、性质；对基于新型二维材料的短脉冲光纤激光器的国内外研究进展进行了阐述；对该领域的发展趋势进行了概括总结。对应用于光纤激光器短脉冲技术的新型二维材料的研究趋势具有指导意义,有利于材料研究和激光研究两个不同领域进一步的交叉融合。     

基于混合锁模的铥钬共掺光纤激光器研究

报道了一种基于非线性放大环镜和二硒化钼可饱和吸收体的混合锁模光纤激光器.该激光器采用双环形结构,以铥钬共掺光纤作为增益光纤.通过优化泵浦功率和偏振态,实验获得了调Q锁模脉冲、单脉冲、2～5多脉冲、脉冲束及脉冲束的2～4次谐波等5种输出状态.相比于单一锁模方式,混合锁模方式不但能使激光器实现自启动锁模,而且还能丰富其脉冲动力学状态.     

瓦级输出全光纤结构2.0μm掺铥皮秒脉冲光纤激光器

研制了高功率全光纤结构2μm波段掺铥皮秒脉冲光纤激光器。该激光器采用了主振荡功率放大(MOPA)结构设计,种子源采用790nm的多模半导体激光器作为抽运源、双包层掺铥光纤作为激光增益介质、半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为锁模器件,从而实现了重复频率为10.4MHz的皮秒激光脉冲输出,其最大平均输出功率为15mW。种子源经过一级掺铥光纤放大器后,获得了1.1W高平均功率输出,相应的单脉冲能量高达105nJ,激光脉冲宽度为9ps,峰值功率为11.6kW。此时测得激光脉冲的中心波长为1963nm,3dB光谱带宽为0.5nm。     

全光纤结构波长可调谐被动锁模掺铥光纤激光器

波长为2μm的中红外掺铥光纤激光器可广泛应用于激光医疗、人眼安全雷达、非金属材料加工、光电对抗等领域,具有其他类型光纤激光器不可替代的重要作用。报道了一种全光纤结构波长可调谐被动锁模掺铥光纤激光器。该光纤激光器利用半导体可饱和吸收镜与高双折射率光纤环镜实现锁模皮秒脉冲与波长可调谐激光输出。高双折射率光纤环镜由2×2激光分束器和高双折射光纤组成,实验中通过改变光纤环镜中高双折射光纤的温度,得到了中心波长可调谐范围为1952～1967 nm,调谐宽度为15 nm,重复频率为29 MHz,最短脉冲宽度为6 ps的可调谐皮秒脉冲激光输出。     

高功率超短脉冲掺铥光纤激光器的研究进展

掺铥光纤激光器可广泛应用于激光医疗、人眼安全雷达、非金属材料加工、光电对抗等众多领域,具有其他波段光纤激光器不可替代的重要作用。主要介绍了本课题组在高功率超短脉冲掺铥光纤激光器方面的研究进展,包括利用光纤布拉格光栅控制锁模掺铥光纤振荡器的脉冲宽度和光谱形状,实现了2μm波段高重复频率、高稳定性的皮秒脉冲激光输出。同时,采用该皮秒脉冲激光作为种子源,研制出了百瓦量级全光纤结构的皮秒掺铥光纤放大器,最后一级功率放大器的最大平均输出功率为120.4W,脉冲宽度为16ps。此外,设计并搭建了全光纤全保偏结构的皮秒掺铥光纤放大系统,实现了平均功率为240 W的线偏振皮秒脉冲激光输出,偏振消光比大于15dB,脉冲宽度为45ps。     

掺铥光纤激光器研究进展

介绍了掺铥光纤激光器的基本结构以及工作原理;综述和分析了掺铥光纤激光器的研究国内外进展,阐述了掺铥光纤激光器可以采用几种不同的抽运源进行抽运,即LD抽运源、Nd∶YAG激光器抽运源、掺Yb3+光纤激光器抽运源以及色心、掺铒光纤激光器抽运源等。同时也指出了如何提高激光器输出特性的方法,即进一步改善交叉弛豫率、降低上转换以及热处理等。最后展望了掺铥光纤激光器在生物医学领域的应用前景。     

基于光纤二维材料集成器件的脉冲激光器及外场调控(特邀)

脉冲光纤激光器在加工、光通信、生物医学、非线性研究等领域有很大的应用前景,所以得到了广泛的关注。为了得到脉冲激光输出需要使用饱和吸收体,其中二维材料具有独特的光电特性,在光学和光电器件中已经有很多的应用,尤其是二维材料具备良好的饱和吸收,制备工艺简单,易与光纤系统集成,工作波长宽等特点,被广泛地应用于脉冲光纤激光器。文中回顾了二维材料和光纤的集成方式以及相应的脉冲光纤激光器的输出特性,并且对这类脉冲光纤激光器进行了外场调控的研究。     

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。     

高功率被动锁模2.0μm掺铥飞秒脉冲光纤激光器

报道了高功率半导体可饱和吸收镜被动锁模的2.0μm掺铥飞秒脉冲光纤激光器的实验结果。该光纤激光器利用半导体可饱和吸收镜与宽带全反射镜来构成线型法布里-珀罗腔,自制的1550nm连续掺铒光纤激光器作为激光抽运源。当抽运功率为312mW时,开始得到稳定的重复频率为53MHz的锁模激光脉冲串。当抽运功率增加到472mW时,得到的最大平均输出功率为50mW,相应的最高单脉冲能量为0.94nJ;此时测得锁模激光脉冲的宽度为907fs,激光的中心波长为1939.5nm,3dB光谱带宽为4.6nm。     

2 μm掺铥光纤激光研究进展及其应用

掺铥光纤激光器输出的2 μm波段在医疗、激光雷达、遥感测控和光参量振荡方面有着广泛应用,目前已实现千瓦级的激光输出。文中主要介绍了掺铥光纤激光器的基本结构及工作原理,并综述和分析了国内外掺铥光纤激光器的研究进展,并展望了掺铥光纤激光器的发展。     

基于石墨烯的掺铒光纤锁模激光波长切换技术

报道了一种基于石墨烯锁模的全保偏掺铒光纤环形短腔实现锁模激光波长切换技术。利用多层石墨烯可饱和吸收镜不仅可实现被动锁模脉冲序列的稳定输出,并可通过三维精密调节,调制腔内信号损耗,有效控制不同波长激光的增益与损耗。实验表明,通过精密调制10层石墨烯膜可饱和吸收镜,在全保偏光纤激光短腔可实现波长1532 nm和1558 nm 处的锁模激光切换输出,并可实现这两波长附近的双波长锁模激光输出,线偏振度可达18 dB。     

掺铥光纤激光器的波长调谐特性研究

基于简化的二能级激光系统和均匀展宽理论模型,利用原子速率方程和功率传输方程建立了掺铥光纤激光器的理论模型,并以环形腔掺铥光纤激光器为例,通过Matlab编程数值模拟研究了其出射功率和波长调谐范围与腔内损耗、掺铥光纤长度、输出耦合比、泵浦波长和泵浦功率等激光器参量的关系。数值模拟结果表明,降低激光器腔内损耗、提高泵浦激光功率和优化掺铥光纤长度可以提高掺铥光纤激光器的出射功率和增加波长调谐范围,而增加输出耦合比虽能提高激光功率,却减小了波长调谐范围。经过参数优化,在腔内总损耗为3dB、输出耦合比为10%的情况下,通过提高泵浦激光功率和优化掺铥光纤长度,掺铥光纤激光器的波长调谐范围可达528nm(1660~2188nm),高于目前已报道的实验结果。将部分模拟结果与文献报道的实验结果进行对比,较好地证实了模型的准确性。研究工作对于掺铥光纤激光器的设计和发展具有重要的理论参考价值和指导意义。     

光栅型可调谐掺铥连续光纤激光器研究进展

2 μm波长可调谐掺铥连续光纤激光器具有调谐范围宽、输出线宽窄和噪声低等特点,在激光雷达、遥感、光通信、光谱分析、环境监测及激光医疗等领域具有重要应用,近年来成为光纤激光技术领域的研究热点.文章首先介绍了可调谐光纤激光器中实现波长选择的各类光栅元件的基本结构及工作原理,涉及到的光栅元件主要包括闪耀光栅、体布拉格光栅和光纤光栅;其次重点阐述了基于光栅的可调谐掺铥连续光纤激光器在国内外的研究进展,最后对其未来的发展趋势做出展望.