氧化石墨烯被动锁模掺镱光纤激光器多脉冲现象的实验研究

利用氧化石墨烯作为可饱和吸收体,在被动锁模全正常色散掺镱光纤激光器中研究了多脉冲的现象,在同一抽运功率不同偏振态下,实验获得了矩形脉冲谐波锁模、耗散孤子谐波锁模、准谐波锁模,脉冲峰值周期性调制,脉冲簇、脉冲束、混沌多重脉冲的多脉冲现象,插入激光腔内的2nm窄带滤波器具有限制增益带宽、对脉冲塑形、诱导多脉冲产生的作用,调节偏振控制器相当于改变腔内增益,是实现不同类型多脉冲现象的主要原因,本实验研究有利于加深对多脉冲动力学行为在正常色散区域氧化石墨烯锁模掺镱光纤激光器中的理解。     

基于石墨烯的宽带可饱和吸收体的制备及其在激光器中的应用

将石墨烯作为宽带可饱和吸收体分别应用在1.06μm Nd∶YAG固体激光器、2μm Tm∶YAP固体激光器以及1.55μm掺铒全光纤激光中.石墨烯采用化学汽相沉积法制备,以乙炔作为碳源,25μm厚的铜箔作为生长基体和催化剂,H2为载气,Ar为辅助气体,在常压、1 000℃高温条件下进行生长.1.06μm Nd∶YAG固体激光器实验中,采用直线型侧面泵浦腔型结构,当输出功率为10W时,得到了重复频率为360kHz,脉冲宽度240ns的最短脉冲输出,其单脉冲能量为27μJ,峰值功率为115.7W;2μm Tm∶YAP固体激光器实验中,使用中心波长在795nm附近的半导体激光器作为泵浦源,采用10%透过率的输出镜获得了脉宽为1.4μs的最窄调Q脉冲;环形腔1.55μm掺铒全光纤激光器实验中,利用1.25m长的高掺铒光纤作为增益光纤,当泵浦功率为100mW时,输出功率为10mW,获得了脉冲宽度314ps的稳定被动连续锁模脉冲,脉冲重复频率为20MHz并验证了同次制备的石墨烯的宽带可饱和吸收特性.     

石墨烯被动锁模全正色散掺镱光纤激光器中的暗脉冲及其谐波

报道了一种基于石墨烯被动锁模的全正色散掺镱环形光纤激光器. 在激光器腔中应用激光诱导沉积法制备的石墨烯可饱和吸收体, 通过调节抽运光功率和偏振控制器的角度分别得到了明脉冲及其二阶谐波, 暗明脉冲对和暗脉冲及其二、三阶谐波这三类不同的脉冲. 其中, 暗明脉冲对和暗脉冲在基于石墨烯被动锁模的掺镱光纤激光器实验中都是第一次被观察到. 本文根据实验结果结合模拟分析了暗脉冲的产生机理, 并研究对比了明脉冲谐波和暗脉冲谐波产生的原因.     

被动高阶谐波锁模掺Er3+光纤激光超短光脉冲的产生及其放大

报道了利用光纤的非线性偏振旋转效应产生可饱和吸收体的锁模机制,从掺Er3+光纤环形腔激光器中产生稳定的高阶谐波锁模光脉冲的实验研究结果(限于示波器带宽,实验中最高曾测量到稳定的4076MHz重复频率的谐波锁模光脉冲).实验中发现有三种不同的演化方式产生高阶谐波锁模光脉冲,还观察到在8352MHz谐波锁模光脉冲的光谱中出现孤子光谱边带.四阶谐波锁模(8352MHz重复频率)超短光脉冲经过6m长高掺杂浓度的掺Er3+光纤放大器放大后产生了平均输出功率1388mW,脉宽201fs,中心波长1531μm,单脉冲能 关键词：     

基于少数层石墨烯可饱和吸收的锁模光纤激光器

本文利用化学气相沉积法高温分解甲烷在铜箔上制得单层石墨烯薄膜, 测量了石墨烯的拉曼光谱. 将石墨烯薄膜逐层转移到光纤跳线的氧化锆插芯端面上做成可饱和吸收材料, 实验研究了环形腔掺铒光纤脉冲激光器的输出特性, 获得了峰值波长为1560.1 nm, 3 dB带宽为0.27 nm, 重复频率为7.69 MHz, 脉冲宽度为58.8 ps 的锁模脉冲序列. 时间带宽积为1.98, 表明脉冲出现了啁啾. 最后, 通过改变两个光纤活动接头之间的空气腔的长度, 激光波长实现了4 nm的调谐. 关键词： 光纤激光器 石墨烯 锁模     

高损伤阈值可饱和吸收体锁模脉冲光纤激光器的研究进展

光纤激光器作为推动各领域发展的基础硬件,在轨道交通、光纤通信、新材料制造、动力电池加工、军事国防和医疗等领域都有广泛的应用价值.光纤激光器被动锁模技术的核心器件是可饱和吸收体,它对光纤激光器实现高能量、窄脉宽、大功率的激光输出起决定性作用.依托传统材料和传统结构的可饱和吸收体,由于无散热机制,光作用到材料上的光斑大小与光纤出射直径几乎相同,容易超过可饱和吸收体的损伤阈值从而造成损坏.因此,调整可饱和吸收体制备工艺和结构,对于提高可饱和吸收体的损伤阈值,实现性能优良、稳定性高的脉冲激光具有重要意义.本文综述了高损伤阈值可饱和吸收体国内外研究现状,指出了高损伤阈值可饱和吸收体可能的发展方向.     

MnPS_3可饱和吸收体被动锁模掺铒光纤激光器双波长激光

过渡金属硫代亚磷酸盐MnPS_3是三元含磷二维材料,具有新颖的光电特性.采用化学气相传输方法生长MnPS_3单晶,结合机械剥离方法制备可饱和吸收体光纤调制器件.以MnPS_3可饱和吸收体构建掺铒光纤环形激光器,实现脉冲间隔为196.1 ns,脉冲宽度为3.8 ns,最高输出功率为27.2 mW, 1565.19 nm和1565.63 nm双波长锁模脉冲激光输出,实现280 h以上高稳定自启动双波长锁模输出.     

基于斜立生长硒化铅纳米片可饱和吸收体的光纤脉冲激光研究(特邀)

利用窄禁带半导体硒化铅的可饱和吸收性质,通过物理气相沉积法和光纤探针转移,优化工艺制备硒化铅可饱和吸收体器件,搭建不同波长的脉冲光纤激光器。在基本器件不变的情况下,利用简单的环形腔,在近红外1～2μm范围内实现了稳定的锁模输出,中心波长分别为1 060.46 nm、1 563.24 nm、1 908.34 nm,基频分别为0.593 MHz、13.59 MHz、10.25 MHz,脉宽分别为30.53 ns、4.26 ns、1 ns。该结果扩展了新型纳米晶材料硒化铅化合物的应用,可为脉冲光纤激光的波长调控提供解决方案,并满足多波长可调控激光器在生物医学、监测等场景下的应用需求。     

基于金纳米双锥吸收体的1.3μm调Q锁模激光实验

利用种子介导生长法制备了金纳米双锥可饱和吸收体,并且用于1.3μm调Q锁模激光器.采用五镜折叠腔设计,实现了LD泵浦1.3μm调Q锁模脉冲激光运转,在泵浦功率为5.162 W时,调Q锁模的平均输出功率为368mW,调Q包络脉冲宽度为1 770ns,对应包络内锁模脉冲重复频率为75.4 MHz.     

全光纤多种子激光脉冲产生系统

报道一种可精确同步输出宽带啁啾脉冲、纳秒级整形脉冲以及窄带光参量啁啾放大抽运脉冲的全光纤多种子激光脉冲产生系统.采用掺镱光纤锁模激光器和掺镱单纵模光纤振荡器作为系统的光源,将掺镱光纤锁模激光器输出的超短脉冲分束啁啾展宽至0.9ns后,一路进行放大产生10μJ量级的宽带啁啾脉冲为高能拍瓦激光器系统提供种子光脉冲,另一路通过1.2nm滤波产生140ps的基元脉冲,通过光纤堆积器产生可编程整形的2.3ns脉冲,再经过放大达到10μJ量级,提供任意整形的压缩脉冲.同时,将部分掺镱光纤锁模激光器输出的超短脉冲进行光电转换并锁相后,产生与锁模超短脉冲高精度同步的电脉冲用于触发幅度调制器,将掺镱单纵模光纤振荡器输出的连续光削波放大,产生光参量啁啾放大抽运脉冲.该系统能够根据物理实验的需要,非常灵活地在输出各种脉冲之间做出选择.     

Reduced graphene oxide as saturable absorbers for erbium-doped passively mode-locked fiber laser

We demonstrate a nanosecond mode-locked erbium-doped fiber laser(EDFL)based on a reduced graphene oxide(RGO)saturable absorber(SA).The RGO SA is prepared by depositing the graphene oxide(GO)on fluorine mica through thermal reduction of GO.A scanning electron microscope(SEM),Raman spectrometer,and x-ray photoelectron spectroscopy(XPS)are adopted to analyze the RGO characteristics.The results show that the reduction degree of graphene oxide is very high.By embedding the RGO SA into the EDFL cavity,a stable mode-locked fiber laser is achieved with a central wavelength of 1567.29 nm and repetition rate of 12.66 MHz.The maximum output power and the minimum pulse duration are measured to be 18.22 mW and 1.38 ns respectively.As far as we know,the maximum output power of18.22 mW is higher than those of other nanosecond mode-locked oscillators reported.Such a nanosecond pulse duration and megahertz repetition rate make this mode-locked erbium-doped fiber laser a suitable seed oscillator for high-power applications and chirped pulse amplifications.     

被动谐波锁模Er3+/Yb3+共掺双包层光纤环形腔激光器

 为了实现高重复频率和高功率的光脉冲,实验采用Er³⁺/Yb³⁺共掺双包层光纤作为增益介质,稳定的中心波长为976 nm的高功率半导体激光器作为泵浦源,利用非线性偏振旋转锁模技术,得到稳定的自起振锁模光脉冲。当泵浦功率为2.4 W时,激光器输出重复频率为8.829 MHz的连续锁模光脉冲,平均输出功率为52.5 mW,自起振锁模泵浦阈值功率为0.6 W,并观测到了稳定的高阶谐波锁模、调Q和调Q-锁模光脉冲输出。     

飞秒被动锁模环形腔掺Er3＋光纤激光器

在考虑增益、损耗、群速度色散、自相位调制、快速可饱和吸收体等各种参数同时作用情况下，分析了非线性偏振旋转效应自启动锁模机理，研究了腔体参数与锁模脉冲之间的关系，并给出飞秒被动锁模环形腔掺Er3＋光纤激光器实验原理。实验采用性能稳定的980nm半导体激光器作为抽运源，高掺杂短长度掺Er3＋光纤作为增益介质，利用非线性偏振旋转锁模技术，得到了稳定的飞秒自起振锁模光脉冲。抽运功率为23mW时，激光器输出锁模脉冲中心波长1552nm，3dB带宽为7.6nm，重复频率14.0MHz，平均输出功率0.43mW，自起振锁模泵浦阈值功率11.5mW,并观测到了稳定的高阶锁模脉冲输出。该激光器与报道过的相同结构光纤激光器相比,自起振泵浦阈值低、脉冲能量高、稳定性好，且频谱边带幅度小。     

宽光谱全正色散锁模掺镱光纤激光器

介绍了一种全正色散宽光谱被动锁模掺镱光纤激光器,利用非线性偏振旋转技术实现全正色散掺镱光纤激光器的被动锁模.当泵浦功率输出为500mW时,激光脉冲输出功率大于139mW,重复频率约为28.1MHz,脉冲宽度为3.8ps.为了进一步研究全正色散光纤激光器的宽光谱输出特性,在腔内熔接50m单模光纤,同时去除双折射滤波片,在泵浦功率为500mW时,观察到稳定锁模单脉冲耗散孤子,光谱范围为1 005~1 140nm,输出激光脉冲最大平均功率为90mW,重复频率为3.58MHz,脉冲宽度为519ps.     

全光纤超短脉冲掺Yb3+光纤环形激光器

讨论了自启动被动锁模掺Yb³⁺光纤环形激光器产生短脉冲的机理，并研制出全光纤结构超短脉冲掺Yb³⁺光纤环形激光器.采用两个976nm半导体激光器级联抽运作为抽运源，高掺杂浓度掺Yb³⁺光纤作为增益介质，利用光纤的非线性偏振旋转效应，得到自启动、十分稳定的ps量级锁模光脉冲.激光器锁模阈值功率260mW，输出功率25mW，锁模光脉冲中心波长1056nm，3dB带宽11.7nm，重复频率20MHz.与其他结构光纤激光器相比，这种全光纤结构具有更高的效率和更好的稳定性. 关键词： 环形光纤激光器 3+光纤')" href="#">高掺杂浓度掺Yb³⁺光纤 自启动 被动锁模     

Er3+-Yb3+共掺杂光纤环型腔被动谐波锁模激光器

 报道了Er³⁺-Yb³⁺共掺杂光纤作为增益介质的环型腔光纤激光器。利用光纤的非线性偏振旋转效应产生可饱和吸收体的锁模机制,通过调整泵浦功率,调节偏振控制器的状态,实现了连续基波锁模和高阶谐波锁模两种稳定的锁模运转状态。其中连续基波锁模重复频率15.89 MHz,中心波长为1.557 nm,光谱宽度为9.9 nm。二阶谐波锁模重复率为31.79 MHz,三阶谐波锁模脉冲重复率为46.99 MHz。观察到了调Q锁模和调Q脉冲序列,给出了各种运转状态的实验结果并对多种锁模机理作了简要的分析。     

Highly stable, passively mode-locked fiber laser with low pump power for subpicosecond pulse generation

We present the design of highly stable, passively mode-locked fiber lasers which are based on a simple configuration and require a low pump power for the generation of optical pulses with subpicosecond pulsewidth. Our designed fiber laser uses a semiconductor saturable absorber mirror to realize the self-starting, passive mode locking at a low pump power of 29 mW, with which a stable optical pulse train is obtained at the fundamental repetition rate of 52.5 MHz and the central wavelength of 1557 nm. The output mode-locked optical pulses have a pulsewidth of 881 fs and an average output power of 1.78 mW, respectively.     

掺Yb3+双包层大模场面积光纤锁模激光器

报道了一种结构简单、运转稳定并可以输出高脉冲能量的被动锁模光纤激光器.激光器的增益介质为掺Yb³⁺双包层大模场面积光纤,具有非常低的非线性系数.利用非线性偏振旋转效应和半导体可饱和吸收镜结合实现自启动锁模,获得了平均功率为160mW、重复频率为55.9MHz(对应于3nJ的单脉冲能量)、脉冲宽度为10.6ps的激光脉冲输出. 关键词： 大模场面积光纤 光纤激光器 锁模     

被动锁模Yb3+光纤环形腔激光器的研究

 采用974 nm半导体激光器作为泵浦源，超高掺杂Yb³⁺光纤作为增益介质，利用光纤的非线性偏振旋转效应，得到稳定的ps量级锁模光脉冲。泵浦功率220 mW时，激光器锁模阈值功率150 mW，输出功率26 mW，锁模光脉冲中心波长1 046 nm，3 dB带宽6.01 nm，20 dB带宽16 nm，脉宽22 ps，重复频率20 MHz。与同类光纤激光器相比，该激光器输出功率高，具有更好的稳定性。