高峰值功率大模场全光纤脉冲放大器

报道了一种由纤芯直径分别为15μm和25μm的大模场光纤组成的全光纤脉冲放大器模块.当注入脉冲宽度为10 ns,重复频率为1 Hz.光谱宽度为0.3 nm,脉冲能量为80 nJ的激光脉冲时,经过两级放大输出的激光脉冲峰值功率为30 kW,单脉冲能量为300μJ.此外,实验研究了该放大器模块输出的时间特性.研究发现:由于受激布里渊散射(SBS)效应,限制了单纵模光纤激光在光纤中的高能量放大,采用宽带激光脉冲可以有效地抑制SBS效应,提高光纤放大器的SBS阈值.     

双包层大模场面积保偏掺镱光子晶体光纤研究

采用改进的化学气相沉积法和溶液掺杂法制备出掺镱石英光纤预制棒,以该预制棒为有源纤芯制备芯区直径约为30μm的双包层保偏掺镱光子晶体光纤.模拟计算得到该保偏光纤的模场面积约232μm2,双折射系数B为5×10-5.利用该光纤分别进行了脉冲激光和连续激光的放大测试实验,在国内首次实现了高效率的飞秒激光放大,2 m长的光子晶体光纤可得到1.64 W的激光输出,激光放大斜率效率为49.8%.同时5 m长的光纤还能够实现8.12 W的连续激光放大输出,斜率效率达到55.9%,具有较高的斜率效率.此外,该光纤消光比约10 dB,具有良好的保偏特性.     

掺钕磷酸盐异形内包层结构光纤激光的输出

采用堆叠法制作了纤芯直径为20μm的Nd3+离子掺杂磷酸盐玻璃D形双包层光纤,采用793nm半导体激光作为抽运源,测定并分析其光纤激光性能和斜率效率,光纤的最大输出功率为2.52W,斜率效率为41.5%。采用同样的办法进一步制作了六角形、偏心形和圆形内包层结构的光纤,对比研究了内包层结构对光纤输出性能的影响。结果显示相比于其他内包层结构的光纤,D形内包层结构光纤对抽运光的吸收效率更高,有助于光纤激光性能的提高。     

高激光损伤阈值Ge-As-S硫系玻璃光纤及中红外超连续谱产生

测量了Ge-As-S系列硫系玻璃在中红外波段的飞秒激光损伤阈值,研究了它与玻璃化学组成的关系.基于优化的玻璃组成,采用棒管法制备了芯径为15μm的阶跃折射率非线性光纤.采用飞秒脉冲抽运光纤,研究了光纤中超连续谱(supercontinuum,SC)的产生特性.在研究的Ge-As-S硫系玻璃中,具有化学计量配比的Ge0.25As0.1S0.65玻璃显示出最高的激光损伤阈值.以该玻璃作为纤芯材料、以与其相匹配的Ge0.26As0.08S0.66玻璃作为包层材料制备的光纤的数值孔径约为0.24,背景损耗<2 dB/m.采用4.8μm的飞秒激光抽运长度为10 cm的光纤,获得了覆盖2.5-7.5μm的SC.这些结果表明,Ge-As-S硫系玻璃光纤是一种有潜力的中红外高亮度宽带SC产生的非线性介质.     

CBrCl3液芯光纤中的受激喇曼散射

以1.06μm调Q-锁模激光泵浦CBrCl_3液芯光纤,观察到11级受激喇曼散射,测量了各级受激喇曼散射的相对峰值功率及第9、10和11级的频谱.这种液芯光纤中的受激喇曼散射可作为获得2μm以上波段红外相干光的手段.     

掺Er3+光纤环腔激光器的初步研究

本文报道采用环形腔使用偏振灵敏性光纤隔离器(P-SensitiveISO)构成的掺Er³⁺光纤激光器的激光输出特性研究结果.用976nm激光作为泵浦激光获得了0.42mW最大功率、中心波长1.5287μm的激光输出,阈值泵浦功率17mW.在改变腔内光纤偏振控制器(PC)的状态时,输出激光光谱分裂为二个分立的峰值,波长分别为1.5317μm和1.5502μm.     

基于粉末烧结技术制备镱铝共掺大模场光子晶体光纤

采用粉末烧结技术制备出高浓度镱铝共掺石英棒,Yb3+掺杂浓度为12 000ppm(wt).利用此掺镱石英棒作为纤芯,拉制出镱铝共掺大模场光子晶体光纤,光纤模场面积为550μm2,模场直径26μm.实验结果表明:光纤在近红外波段(850～1 033nm)出现一个宽的吸收带,主吸收峰波长位于976nm,在此波长处吸收损耗高于10dB/m;采用波长为971nm的激光泵浦光纤,在1 050～1 125nm波长范围内产生高斯型的荧光峰,峰值波长位于1 088nm处,荧光半宽高45nm.     

100 W级全光纤化线偏振单频光纤放大器

报道了一种基于主振荡功率放大结构的全光纤化1064 mm线偏振单频光纤放大器。种子源是一个线宽约为3 kHz的单频光纤激光器。输出功率为50 mW的种子激光经两级掺Yb保偏双包层光纤(光纤纤芯直径分别为10 μm和20 μm)和一级手性耦合纤芯增益光纤放大后,最终获得了输出功率138 W、光束质量M2≤1.2、偏振消光比优于18 dB的高功率单频光纤激光输出。在脉冲调制模式下,获得了峰值功率465 W、脉宽宽度约为500 μs的线偏振单频光纤激光输出。     

硫系As_2S_3悬吊芯光纤制备及其光谱性能研究

硫系玻璃材料具有极高的线性和非线性光学性能,在此基础上制备的悬吊芯结构的硫系光纤较之石英玻璃光纤或普通结构硫系玻璃光纤具备非线性更高、零色散点可调和红外透过光谱宽等特性,因此在红外波段的光谱展宽及化学生物传感等方面均具有非常重要的应用潜能。根据硫系玻璃悬吊芯光纤及超连续(SC)谱的研究发展,提出一种通过挤压高纯块状硫系玻璃制备理想结构的四孔硫系玻璃悬吊芯光纤的方法。该新型机械挤压法保证了玻璃性能稳定和光纤结构可调的特性。获得了低损耗(波长为3.8μm处的损耗仅为0.17 d B/m)的硫系悬吊芯光纤,此外分别测试了玻璃和光纤的相关光学性能。进一步讨论了As2S3玻璃样品的可见及红外透过性能及光纤的传输损耗谱、传输模式,利用中红外光参量放大激光光源(OPA)抽运光纤,获得了SC谱的产生,其展宽光谱在红外区域最宽可达3000 nm(1500~4500 nm),理论展宽可达6000 nm。     

基于粉末烧结技术制备镱铝共掺大模场光子晶体光纤

采用粉末烧结技术制备出高浓度镱铝共掺石英棒,Yb3+掺杂浓度为12 000 ppm(wt).利用此掺镱石英棒作为纤芯,拉制出镱铝共掺大模场光子晶体光纤,光纤模场面积为550μm2,模场直径26 μm.实验结果表明:光纤在近红外波段(850～1 033 nm)出现一个宽的吸收带,主吸收峰波长位于976 nm,在此波长处吸收损耗高于10 dB/m;采用波长为971 nm的激光泵浦光纤,在1 050～1 125 nm波长范围内产生高斯型的荧光峰,峰值波长位于1 088 nm处,荧光半宽高45 am.     

集成光学条波导阵列与单模光纤阵列的联接

本文报告了一种新的集成光学条波导阵列与镶嵌在硅V槽中的单模光纤阵列耦合联接方法的设计考虑,导出了确定光纤正确位置及V型槽的几何尺寸的若干计算公式.并讨论了光纤与波导几何尺寸与耦合效率的关系.指出了这是实现单模光纤阵列与条波导阵列的固定联接的有效方法,它简化了波导与光纤的对准程序,即由五维调整简化为平面的一维调整.可实现多个波导和多个光纤的同时对准与固定.最大限度地利用了有效重叠面积,从而提高了光纤与条波导的耦合效率.一组典型的数据是单模光纤(芯径10μm)对单模波导(10μm×5μm)的耦合效率可达55%,而同样尺寸的波导对光纤的最大耦会效率可达86%.     

Tm~(3+)掺杂碲酸盐微结构光纤激光器

以1 560 nm的掺Er3+石英光纤激光器作为泵浦源,在Tm3+掺杂的碲酸盐微结构光纤中实现了2μm的激光输出。采用棒管法拉制出了纤芯由6个空气孔包围的微结构光纤,选取了2.8 cm的微结构光纤,研究了其激光性能,获得了9 mW波长为1 872 nm的激光输出,激光的斜效率为6.53%,激光阈值为200 mW。研究结果表明,所制备的Tm3+掺杂碲酸盐微结构光纤可用于制作紧凑型2μm光纤激光器。     

复合纺丝法制备聚合物瓣状光纤的研究

瓣状光纤(SCF)由高折射率均匀芯层和高低折射率区域交替的皮层组成, 可有效地实现大纤芯单模运行。提出了采用复合纺丝法一步制备瓣状光纤。采用聚碳酸酯(PC)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)成功地制备截面符合设计要求的聚合物瓣状光纤。所制光纤的纤芯直径为40 μm。并用白光作为光源, 考察了所制光纤在500～1000 nm波段范围的出射光谱。从出射光谱可以看出, 所制光纤在730～830 nm波段范围内透射率比较高。通过截断法对所得光纤在500～1000 nm波段范围的传输损耗进行测试, 结果表明所制光纤的传输损耗比较大, 最大为30 dB/m。采用532 nm绿色激光作为光源, 通过CCD采集60 cm所得光纤的光斑。     

基于下陷内包层设计的大芯径掺氟光纤表征及性能

采用体式显微镜、扫描电子显微镜、拉曼光谱表征了不同氟浓度、波导结构条件下光纤预制棒锥区及光纤的表面形貌与微观结构,用光纤综合参数分析仪、自制输出激光刀头分析了大芯径掺氟包层光纤的损耗、激光传输效率.结果表明:随着氟含量的升高,氟挥发现象愈加明显,传统大芯径掺氟包层光纤表面产生的裂纹、凹坑等缺陷增多,光纤损耗略有增加,激光传输效率下降;采用下陷掺氟内包层设计有效抑制了大芯径掺氟包层光纤制备过程中的氟挥发、析晶现象,1 200nm波段光纤损耗为3.99dB/km,平形和球形光纤2μm波段的激光传输效率分别达到88.9%和88.4%,性能明显高于传统结构光纤.     

CO2激光退火不同外径锗芯光纤的扫描速度研究

对内径为41～43μm,外径约为188μm、251μm和270μm的锗芯光纤进行激光退火实验,研究CO₂激光沿光纤轴向扫描速度对锗芯拉曼峰频率和光传输损耗特性的影响。研究发现,激光扫描速度是决定退火后光纤特性的重要参数。对不同外径的光纤,达到最优退火效果的激光扫描速度不同,188μm、251μm和270μm外径的锗芯光纤分别为10 mm·s^-1、14 mm·s^-1和16 mm·s^-1,光传输损耗分别为3.435 dB·cm^-1、2.147 dB·cm^-1和3.578 dB·cm^-1。使用COMSOL软件对退火过程中纤芯表面固定点的温度变化进行了模拟仿真研究,仿真结果显示激光退火过程中温度呈脉冲形变化。相同外径条件下,激光扫描速度提高,温度脉冲的峰值升高、谷值降低、单脉冲持续时间缩短;相同扫描速度条件下,光纤外径减小,温度脉冲峰值提高,谷值降低。     

利用Kagome光纤实现多芯光子晶体光纤的输出合束

多芯光纤的输出光束只能在远场和焦点附近实现良好的同相位超模合束,这种超模传输特性大大影响了多芯光纤的应用范围.一种新型中空Kagome光纤为解决这一难题提供了可行的方案,利用中空Kagome光纤可以实现七芯光纤输出模式的整形合束.本文利用中心波长800 nm的钛宝石飞秒激光作为激光源,耦合入七芯非线性光子晶体光纤,得到700 nm至1050 nm的展宽光谱,并实现同相位超模输出.随后,将非线性展宽之后的宽谱七芯光束耦合至Kagome光子晶体光纤中,从Kagome光纤输出光斑呈高斯分布的模式传输,不再演变回七芯模式,耦合效率71%.实验还进一步验证此方法适用于不同结构的多芯光纤,为多芯光纤在高功率激光等领域的应用提供了参考.     

大芯径光纤整形飞秒激光脉冲空间分布的研究

通过将1 kHz重复频率的飞秒放大激光脉冲耦合到大芯径(100μm)阶跃光纤,在27 mm长的光纤中产生了环形空间光强分布,并在3 160 mm的长光纤中观察到平台型的空间光强分布,通过自聚焦效应对该现象进行了解释.结果表明,通过选择合适的光纤,可以实现对放大飞秒激光脉冲的有效空间整形,从而达到改善光束质量的效果.     

Yb/P/Al共掺双包层光纤的制备与激光性能

采用改进化学汽相沉积结合溶液掺杂法制备了Yb/P/Al共掺的石英光纤预制棒,通过光纤芯层的组份和制备工艺的优化,实现了Yb3+的高浓度掺杂和均匀掺杂.预制棒芯层Yb2O3掺杂浓度达到～4wt.％,Yb3+在1 080 nm处荧光寿命为1 780μs.成功拉制出内包层截面形状为八边形的双包层光纤,纤芯直径为7.5 μm,包层吸收系数达到～5 dB/m@976 nm.利用拉制的掺镱双包层光纤开展了全光纤结构的掺镱光纤激光器性能测试实验,实现了5.15W的激光输出,斜率效率达到76％.     

有限包层半径光纤Bragg光栅的理论研究

采用光纤波导三层模型,对有限包层半径光纤Bragg光栅导模有效折射率的改变进行了理论分析,结果表明:当包层直径小于16μm时,单模光纤Bragg光栅(纤芯直径为8.3μm)的导模有效折射率才开始发生明显变化.在包层外添加外包层,通过改变外包层的折射率可以实现对光栅Bragg反射波长的调谐,同时对不同芯子直径的光栅Bragg波长移动进行了数值计算.在保证光纤归一化频率不变的前提下,芯径越小Bragg波长调谐范围越大,当包层厚度为1μm时,芯径为a＝2.2μm的光栅Bragg波长调谐范围约为3.9μm.     

3.8 W光子晶体光纤喇曼激光器

详细研究了光子晶体光纤拉曼激光器,并首次获得瓦量级的二级喇曼光连续输出.所用泵浦源为20W掺镱光纤激光器(IPG,PYL-20M),中心波长为1070.5nm.光子晶体光纤(Crystal-fiber A/S)的纤芯直径为2.1±0.3μm,在1550nm波长处的模场直径为2.8μm,非线性系数γ=11W-1km-1;包层直径为12