MOPA方式高峰值功率脉冲光纤放大器模拟

为了研究如何从脉冲种子光经放大器后获得能量为毫焦级、纳秒级脉宽的激光脉冲,以及重频、受激喇曼效应对输出激光脉冲的影响,采用基于主振荡动率放大方式建立了3级脉冲双包层掺Yb光纤放大器的瞬态理论模型。在不同重频下对能量为10nJ、脉宽为100ns的脉冲种子光经放大后的脉冲能量、峰值功率、平均功率、脉宽及受激喇曼效应进行了数值模拟。计算数据表明,当重频小于200Hz时输出激光脉冲的能量、波形受重频的影响很小,可以忽略不计,在适当参量下受激喇曼效应对各级放大输出几乎没有影响。结果表明,适当选择3级光纤放大器的各项参量可以实现毫焦级的激光脉冲输出。     

高峰值功率皮秒超短脉冲抽运KTP晶体倍频研究

脉冲光纤激光器具有输出光束质量好、峰值功率高等优势,易于激发晶体内部的非线性效应。晶体非线性效应能够将光纤激光的近红外输出波段变换至深紫外或中红外等波段。利用实验室自主搭建的中心波长为1064nm,脉宽为650ps的脉冲光纤激光器抽运KTP(磷酸钛氧钾)晶体,实现了高功率超短脉冲对1064nm激光的单程倍频,输出532 nm激光。将脉冲宽度由650 ps压缩至1 ps后,抽运激光的峰值功率密度达到24.97GW/cm2,有效地将单程倍频转换效率从0.8%提高到8.4%。研究了不同平均功率、脉宽、光斑直径的超短脉冲下KTP晶体的倍频效率,验证了未来在振荡腔结构下实现KTP晶体高效倍频的可行性。     

皮秒脉冲在光子晶体光纤中的压缩效应

为了研究初始啁啾和初始输入功率对脉冲压缩的影响,运用对称分步傅里叶方法数值模拟了皮秒高斯脉冲在光子晶体光纤中的传输过程.增大初始啁啾和输入功率可以得到更大的压缩因子,同时最佳光纤长度减小,它们之间基本成线性关系.并且在初始啁啾值和初始功率比较小时,在最佳光纤长度处,品质因子和压缩因子不是同时达到最大值.结果表明,若选取适当的光纤长度和初始峰值功率,可以实现啁啾脉冲在光子晶体光纤中的有效压缩.     

高峰值功率光纤脉冲激光系统

报道了一种基于大模场光子晶体光纤放大的高峰值功率飞秒脉冲激光系统。该激光器系统采用光纤啁啾脉冲放大结构,种子源采用重复频率为40 MHz,脉冲宽度为500fs,输出功率为10mW的光纤激光器。利用体布拉格光栅(VBG)将脉冲展宽至500ps,经过多级放大并利用声光调制器降频为500kHz,然后采用大模场纤芯直径为40μm和85μm光子晶体光纤作为功率放大器,最后采用VBG压缩脉宽至767fs,得到平均功率为104 W的激光输出,其中心波长为1030nm,实现了峰值功率为0.271GW的近衍射极限激光功率输出。     

皮秒脉冲泵浦光子晶体光纤超连续谱产生的研究

在包含自发拉曼散射噪声的广义非线性薛定愕方程的基础上,利用单光子噪声模型,理论研究了泵浦脉冲的中心频率和峰值功率对皮秒脉冲在光子晶体光纤中时域和频域演化的影响．发现在正常色散区泵浦,由色散和自相位调制的联合作用引起光波分裂导致皮秒脉冲展宽;零色散波长附近泵浦,光波展宽以四波混频为主;反常色散区域泵浦,调制的不稳定性将初始脉冲分解成一系列孤子脉冲后,高阶孤子分裂、拉曼散射、孤子自频是导致光谱展宽的主要机制．自相位调制感应调制不稳定性在皮秒脉冲初始分裂过程中发挥了重要作用。     

高峰值功率脉冲激光的光纤传能特性

实验研究了光纤传输调Q Nd:YAG高功率脉冲激光特性,包括光纤的传输效率、输出光束特性、输出光斑能量分布以及激光诱导损伤特性.得出的主要结论为:光纤传输高峰值功率激光引起受激拉曼散射(SRS)和受激布里渊散射(SBS)的产生是导致传输效率下降的主要原因;光纤输出光束束腰位置为输出端面,发散角略大于入射角,光束质量下降,输出光束截面光斑能量分布"匀化":光纤的端面激光损伤限制了传输激光功率的提高,其主要损伤相貌分为一坑状损伤、熔融损伤和溅射损伤,实验得出光纤端面的激光零损伤概率阈值功率密度为3.85 GW/cm2.     

时分复制技术皮秒脉冲光纤放大器数值研究

基于时分复制脉冲放大的理论模型,数值研究了五级双折射晶体组级联时分复制光纤放大系统中各参数对皮秒放大脉冲特性的影响。结果表明,子脉冲之间非线性相移积累的不同会导致耦合效率降低。当时分复制后子脉冲间距大于2.5倍脉宽时,子脉冲串耦合效率达到最优。在光纤放大器非线性系数和最大增益一定的条件下,为获得峰值功率为10 MW的变换极限皮秒放大脉冲,给出了种子脉冲峰值功率和增益光纤长度的选择范围。在光纤长度确定的条件下,为了降低晶体偏转角和透射率对放大脉冲性能的影响,应选择低峰值功率的种子脉冲和高增益的光纤。     

高峰值功率脉冲氟化氢激光器

报道了大体积火花预电离横向放电的脉冲HF激光器。通过采用紧凑的结构安排,在放电体积为4cm×5cm×90cm的SF6和C2H6混合气中获得了均匀稳定的放电。在总气压为12.6kPa、最高充电电压45kV时,激光输出脉冲能量为3J,激光脉冲峰值功率约18MW。     

棒状光子晶体光纤种子光透镜耦合分析

本文对单透镜耦合系统进行了分析。分别模拟计算了当耦合透镜F=103.26 mm时耦合效率与透镜位置的关系,以及当透镜与光纤端面的距离为120 mm时耦合效率与透镜焦距的关系。利用单透镜耦合方式对棒状光子晶体光纤进行了耦合实验,实验所用种子源是波长λ=1030 nm的SESAM锁模固体激光器(M2≤1.2),所用棒状光子晶体光纤的芯径D=85 μm(模场直径DMF=65 μm),测得耦合效率约为35%~42%。由于光纤中掺杂的Yb3+离子对1030 nm波长的激光有一定的吸收作用,因此实际的耦合效率应该大于测定值。     

高重频高峰值功率窄线宽激光放大器

高重复频率、高峰值功率、窄线宽的激光在激光雷达领域具有重要的应用价值。在对高重频窄线宽激光进行放大时,为了同时实现高放大倍率与高光束质量激光输出,在高重频、窄线宽被动调Q激光器作为种子源的前提下,设计了利用888 nm半导体激光端面泵浦Nd:YVO4块状晶体实现高增益的一级放大,808 nm半导体激光侧面泵浦Nd:YVO4板条晶体实现低热透镜效应的二级放大的方案。在重复频率10 kHz时,获得了峰值功率5 MW,线宽154 pm,脉冲宽度0.6 ns,平均功率31.5 W,光束质量M2为1.98的激光输出。从而验证了将高放大倍率与高光束质量分别控制的放大器设计思路。     

基于声光调Q的高峰值功率全光纤脉冲激光器

报道了基于声光调Q的高峰值功率全光纤脉冲激光器,通过改变驱动信号,可获得不同特性的脉冲激光输出。当重复频率为10 kHz时,脉冲宽度在3~900 ns可调。在脉冲宽度为65 ns时,获得1.24 W的平均功率输出,单脉冲能量0.13 mJ,峰值功率2 kW。当重复频率为100 Hz时,可获得脉冲宽度为86 ns、平均功率84 mW的输出,单脉冲能量0.84 mJ,峰值功率10 kW。该激光器结构简单,可以通过调制方便地改变激光参数,可作为进一步放大、压缩脉冲和提高重复频率的种子源。     

基于光子晶体光纤的分立式拉曼放大器

主要研究了基于光子晶体光纤的宽带分立式拉曼放大器的优化设计方法。简化了多波长抽运宽带光纤拉曼放大器的传输方程, 得到优化设计的模型及目标函数。对传统的优化算法进行了改进, 提出了一种新的遗传模拟退火算法, 该算法同时利用遗传算法和模拟退火算法的优点。设计了两个分立式光纤拉曼放大器, 一个采用双波长抽运, 另一个采用四波长抽运。仿真结果表明, 光子晶体光纤可以用来设计成为短长度、高效的分立式光纤拉曼放大器。     

光子晶体光纤与普通光纤混合的Raman放大器

将25km普通单模光纤（SMF）和高非线性光子晶体光纤（PCF）共同作为增益介质组成分布式混合光纤Raman放大器（H—FRA），并考虑前向、后向和双向3种泵浦方式和2种不同参数的PCF在光纤链路的不同位置，研究了其增益和噪声特性。结果表明，当PCF位于增益光纤链路的尾端时，H—FRA具有较好的噪声性能；H—FRA的开关增益不仅与PCF在光纤链路中的位置有关，还与其插入损耗和泵浦方式有关；对位于链路尾端的后向和双向泵浦H—FRA，增益和噪声性能均最佳。     

基于光子晶体光纤放大系统的皮秒方波产生

在光子晶体光纤飞秒激光放大系统中,利用液晶空间光调制器的调制特性,实现了对超短激光脉冲实时、可控的脉冲振幅整形,分析了大线性啁啾方波脉冲在放大过程中的频域和时域形状随泵浦功率的变化规律,在此基础上,通过液晶空间光调制器对主放大器前的脉冲频谱形状进行了预先调整,放大后获得了中心波长为1 031 nm,光谱宽度为13 nm,脉宽为15 ps的方波脉冲,证实了采用光谱优化后的飞秒脉冲作种子,可以较好地克服光子晶体光纤放大器增益不均引起的频谱形状的变化。     

百微米芯径掺镱光子晶体光纤实现皮秒级脉冲放大输出

正有源光子晶体光纤的芯径较大,主要用于实现高峰值功率(高能量)的脉冲放大输出。目前只有NKT Photonics公司可提供商品化的掺镱(Yb3+)有源光子晶体光纤,其最大芯径约为85μm。光子晶体光纤的制作主要受光纤预制棒中纤芯尺寸的限制。为实现百微米芯径的光子晶体光纤,预制棒中纤芯材料的直径须达到5mm,目前较难实现。中国科学院上海光学精密机械研究所立足于自身在材     

百瓦皮秒光纤放大器

<正>以低功率固体被动锁模激光器作为种子源,经过主振荡功率放大的皮秒高功率光纤放大器,具备峰值功率高、散热性好、光光转换效率高、光束质量好、体积小、易于集成等优点。因此在激光精细加工、超快光学、非线性光频率转换、军事和国防安全等领域都有广泛的应用。然而在高功率脉冲激光输出时,光纤放大器受限于光纤纤芯内部的非线性效     

光子晶体与光子晶体光纤

光子晶体是20世纪80年代末提出的新概念和新材料，经过十多年的发展，已取得很大进展。光子晶体由于其优越性而具有极好的应用前景，不仅可使光通信领域产生新的变革，同时将对光电子领域及其相关产业产生巨大的影响。介绍了光子晶体及根据其原理开发的光子晶体光纤。