全正色散耗散孤子掺镱光纤激光器

研究了一种基于非线性偏振旋转被动锁模没有进行色散管理的全正色散掺镱光纤激光器,在无外加滤波器的情况下实验产生了锁模耗散孤子脉冲.耗散孤子的形成是激光器中正光纤色散、非线性效应、腔传输、增益饱和和滤波效应综合作用的结果.实验产生的锁模耗散孤子脉冲能量达1.1nJ.此外,对激光器的数值模拟结果与实验结果相一致,证实了全正色...     

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.     

基于非线性偏振旋转锁模的高功率光子晶体光纤飞秒激光振荡器

为了探索大模场面积光子晶体光纤锁模激光器在全正色散锁模域内的耗散孤子锁模机理, 以获得更大的单脉冲能量和更高的峰值功率, 本文搭建了以掺镱大模场面积光子晶体光纤作为增益介质的耗散孤子锁模激光器. 激光器使用环形腔结构, 利用非线性偏振旋转以及滤光片提供的耗散作用实现了稳定的锁模运转. 实验中, 从激光器振荡级直接获得了平均功率10 W, 重复频率49.09 MHz(对应202 nJ的单脉冲能量), 脉冲宽度为1.03 ps的稳定锁模脉冲输出, 经过腔外色散补偿得到的脉冲宽度为95.5 fs.     

高能量掺Yb偏振型大模场面积光子晶体光纤孤子锁模飞秒激光器

实验研究了基于掺Yb偏振型大模场面积光子晶体光纤的孤子锁模激光器,获得了高脉冲能量的飞秒激光输出. 激光器基于线形腔结构,利用光栅对补偿腔内色散,并通过半导体可饱和吸收镜实现锁模的自启动. 实验中从振荡级直接获得了平均功率为700mW, 重复频率为47.3MHz(对应于14.8 nJ的单脉冲能量),脉冲宽度为518 fs的稳定锁模脉冲输出. 与普通孤子锁模飞秒光纤激光器相比,输出的单脉冲能量提高了两个数量级. 关键词： 光子晶体光纤 飞秒 光纤激光器 孤子锁模     

正色散光纤激光器中矩形耗散孤子与高斯光谱脉冲的切换锁模

基于单壁碳纳米管与非线性偏振旋转技术在锁模光纤激光器中仿真和实验观测到矩形耗散孤子与高斯光谱脉冲的切换锁模.矩形耗散孤子的光谱与脉冲宽度分别为～6.33ps和～12.54nm,具有非常强的啁啾.适当地调节偏振控制器,可以获得具有高斯型光谱和脉冲的锁模状态,其光谱和脉冲宽度分别为～1.87ps和～2.2nm.高斯型光谱脉冲的时间带宽积为0.51,几乎没有啁啾.不同锁模状态间的切换归因于偏振控制器导致的腔内偏振的改变.     

基于增益诱导光纤激光器的实验研究及理论分析

利用非线性偏振旋转技术,实现了正色散掺铒光纤激光器的自启动锁模,产生了一种新型的增益诱导孤子脉冲输出.该类型脉冲的光谱近似为矩形,半高全宽光谱宽度可达19 nm以上,脉宽为皮秒量级.增益诱导孤子脉冲的形成是增益饱和、光谱滤波效应、腔内色散和各种非线性效应共同作用的结果.同时还分析了脉冲啁啾特性及峰值功率等参数.当抽运功率增加时,该激光器还可以实现双脉冲模式下运转. 关键词： 光纤激光器 增益诱导孤子 啁啾     

正色散激光器中的增益导引孤子

采用非线性薛定谔方程模拟了全正色散介质激光器中实现脉冲锁模输出的动态过程,理论表明,不同于工作于净色散为负的孤子锁模激光器以及腔内具有色散延迟线净色散为正的色散管理孤子和自相似脉冲锁模激光器,在纯正色散介质构成的锁模激光器中,增益饱和和增益窄化对形成稳定的锁模脉冲起重要的作用,在两者的作用下脉冲形成增益导引孤子.采用不同的锁模方式在纯正色散光纤锁模激光器中得到了稳定的增益导引孤子锁模,实验结果与理论模拟一致. 关键词： 锁模 正色散 增益导引孤子     

主动锁模光纤激光器的孤子理论分析

系统考虑了光纤激光器腔构参数与锁模脉冲参数的制约关系,建立了完整形式的振幅调制主动锁模光纤激光器的稳态方程;据此方程分析了主动锁模光纤激光器腔参数对锁模孤子脉冲参数的影响;分析了无啁啾孤子脉冲形成条件。     

耗散孤子分裂过程的实时测量研究

色散傅里叶变换技术为研究被动锁模光纤激光器中孤子各种瞬时、复杂、非重复的非线性过程提供了一种强有力的实时测量手段。利用色散傅里叶变换技术研究了基于非线性偏振旋转技术的被动锁模光纤激光器中耗散孤子分裂的整个实时动态过程。研究发现,当泵浦功率为280 mW时耗散孤子发生分裂,耗散孤子分裂前首先由噪声背景脉冲产生单孤子脉冲。与泵浦功率为180 mW时的单孤子锁模状态不同的是,分裂前的单孤子的光谱上有新的光谱成分产生。这个新的频率成分会随着孤子脉冲在谐振腔中循环的圈数不断放大和展宽,并最终演化为一个新的耗散孤子脉冲。本研究对明确被动锁模光纤激光器中耗散孤子的产生和分裂机理有着重要的意义。     

全正色散多波长被动锁模耗散孤子掺镱光纤激光器

报道了一种带有周期性双折射光纤滤波器的全正色散多波长被动锁模耗散孤子掺镱光纤激光器. 通过数值模拟发现加入滤波器后激光器能输出多波长耗散孤子脉冲, 调节滤波器带宽大小可以得到不同波长个数和波长间隔的多波长锁模耗散孤子脉冲. 在激光器产生的四波长和五波长耗散孤子脉冲中观察到了耗散孤子分子, 并且通过调节滤波器参数和饱和功率可以改变多波长脉冲中耗散孤子分子的个数和波长. 这是在被动锁模光纤激光器中首次实现包含有耗散孤子分子的多波长脉冲. 另外还在实验上实现了全正色散双波长被动锁模耗散孤子的产生. 关键词： 全正色散 耗散孤子 多波长脉冲 孤子分子     

Impact of spectral filtering on a weak breathing laser based on AS-Yb-PBGF with large net normal dispersion cavity

We have investigated numerically the effects of the spectral filtering on the temporal and spectral properties of the pulse with large net normal cavity dispersion in a weak breathing passively mode-locked ring laser based on all-solid Yb-doped photonic bandgap fiber (AS-Yb-PBGF), which gives the laser gain and anomalous dispersion simultaneously. The specific range of spectral filter bandwidth is indispensable for obtaining high-peak-power pulse in a given highly chirped pulse laser system under a fixed pump level. The shortening of the pulse durations and the shaving of the sharp peaks at the steep edges of the spectrum by the spectral filter are demonstrated. Moreover, the advantage of the weak breathing fiber laser by introducing the AS-Yb-PBGF for scaling up the peak power and shortening the pulse width is investigated, and the effect of third-order dispersion induced by AS-Yb-PBGF on the pulse shape is also discussed.     

高功率全正色散锁模掺Yb3+双包层光纤飞秒激光器

以芯径为30 μm的掺Yb³⁺双包层光纤为增益介质, 利用非线性偏振旋转技术以及光栅-小孔结构组成的光谱滤波器提供有效的振幅调制, 实现了稳定的全正色散耗散孤子锁模运转. 激光器直接输出重复频率为76.6 MHz、平均功率达6.3 W的超短脉冲, 单脉冲能量可达82 nJ. 直接输出脉冲宽度为1.33 ps, 经腔外压缩后的宽度为377 fs. 通过调节光栅角度还实现了输出脉冲中心波长在1025—1078 nm范围内的调谐.     

色散渐减光纤中超连续谱产生的特性研究

我们的研究结果表明，光纤的色散特征对光脉冲的传输和超连续谱的产生均有重要影响。由于色散渐减光纤的色散斜率不为零，因此脉冲在光纤中传输时产生不对称的情形，并最终产生不对称的光纤超连续谱。色散渐碱光纤的色散斜率越小，越有利于脉冲和超连续谱的对称性，也越有利于超连续谱的展宽。     

基于混合锁模的耗散孤子掺铒光纤激光器

从一种简单、全光纤结构的混合被动锁模掺铒光纤激光器中,得到了高稳定性、宽光谱的耗散孤子。激光器结合了半导体可饱和吸收体和非线性偏振旋转两种锁模机制,并运行在正常色散区内;通过色散管理,激光器能产生光谱宽度39.1 nm和时域宽度178 fs的孤子脉冲序列。激光输出的中心波长为1.55μm,重复频率约为34.3 MHz,单脉冲能量在0.33 nJ左右。与此同时,激光器的斜效率也约等于15.5%;室温工作下,激光器能实现自启动锁模,且运行在稳定单脉冲输出状态的时长在15 h以上。     

NbSe2纳米颗粒锁模的2μm光纤激光器

高重频大脉冲能量激光在基础科学研究以及通信、探测、材料加工等应用领域具有重要价值。报道了溶液法制备的过渡金属二硫化物NbSe2纳米颗粒材料的线性和非线性光学特性,并利用其2μm波段可饱和吸收特性对掺铥光纤激光器进行被动调制实现了2μm锁模激光输出。线性测量发现NbSe2纳米材料的光学吸收覆盖近红外到近中红外波段且随波长增加而降低;非线性光学测量显示NbSe2纳米材料在2μm波段的调制深度为6.5%、饱和强度为19 MW·cm^−2。然后我们把NbSe2纳米材料转移到金镜上制作成可饱和吸收器件,并对掺铥光纤激光器进行调制得到2μm耗散孤子谐波锁模激光,单脉冲能量为3.36 nJ,脉冲宽度为1.48 ns,重复频率为50.66 MHz。激光光谱的中心波长为1910.8 nm,光谱宽度为5.8 nm。首次在2μm光纤激光器中采用NbSe2纳米颗粒实现耗散孤子锁模,证明了NbSe2纳米材料在2μm波段的非线性光学调制能力,结合纳米颗粒的可集成特性,溶液法制备的NbSe2纳米材料有望成为一种新型的宽谱非线性光电调制材料/器件。     

Evolution of dissipative-soliton laser from molecule to multipulse

We report on the evolution of dissipative-soliton laser from single pulse to soliton molecule, lastly to multiple pulses. The experimental observations show that the pulse separation of soliton molecules is oscillating stochastically. It is found that the proposed fiber laser delivers pulses from a soliton to a soliton molecule, two solitons, a soliton molecule together with a soliton, and three solitons, respectively, when, the pump strength is enhanced gradually.     

Fiber chromatic dispersion measurement based on wavelength-to-time mapping using a femtosecond pulse laser and an optical comb filter

A novel method for the measurement of chromatic dispersion of an optical fiber based on wavelength-to-time mapping using a femtosecond pulse laser (FSPL) and an optical comb filter is proposed and experimentally evaluated. In the proposed approach, the spectrum of an ultrashort optical pulse generated by an FSPL is sliced by an optical comb filter. The spectrum-sliced optical pulse is then coupled into the optical fiber under test. Thanks to the chromatic-dispersion-induced wavelength-to-time mapping in the optical fiber under test, a time-domain waveform similar to the sliced spectrum is generated at the output of the optical fiber, with different frequency components having different time delays. The time delay vs. frequency data are then recorded for the estimation of the chromatic dispersion by using least square fitting. Chromatic dispersions of two types of optical fibers with different lengths are tested. The measured dispersion values agree well with those measured by the conventional modulation phase shift (MPS) method.     

基于光纤中超短脉冲非线性传输机理与特定光谱选择技术的多波长飞秒激光的产生

高集成、高可靠性宽调谐飞秒激光源在超快光谱学、量子光学及生物成像等研究与应用领域具有重要价值.如在生物多光子显微成像中,具有适中能量的宽调谐飞秒激光源不仅可满足多种生物组织荧光激发所需的峰值功率与激发波长,而且也可以显著提升非线性荧光产生效率、成像分辨率以及增大成像穿透深度.采用自主研发的高可靠性全保偏光纤飞秒激光器作为抽运源,基于低色散光纤中高峰值功率飞秒激光脉冲非线性传输引起的光谱加宽机制,本文开展了多波长全光纤飞秒激光产生技术研究.通过采用中心波长在980, 1000,1050, 1070与1100 nm的带通滤波片选择性地对单模光纤输出光谱中最左边与最右边光谱旁瓣进行滤波,在上述中心波长处分别可获得203, 195, 196, 187与194 fs的激光输出.本文提出的基于全光纤飞秒激光脉冲在单模光纤中非线性传输引起的光谱加宽机制与特定光谱选择技术的实验方案为高集成、高可靠性宽调谐飞秒激光源的实现提供了新的研究途径.     

高非线性光纤正常色散区产生超连续谱的数值研究

基于广义非线性薛定谔方程,通过数值计算对高非线性光纤正常色散区产生超连续谱进行了研究.结果表明,抽运脉冲的峰值功率、脉冲宽度以及脉冲初始啁啾对该光纤正常色散区超连续谱的形成有极其重要的影响;在高非线性光纤正常色散区产生超连续谱的过程中,三、四阶群速度色散甚至更高阶群速度色散对超连续谱的影响完全可以忽略,但与其他高非线性效应相比,自陡峭效应对超连续谱产生的影响更为明显.高功率超短光脉冲在高非线性光纤正常色散区,得到了没有泵浦成份残余、－20 dB谱宽达400 nm以上而频谱强度起伏小于10 dB的超宽而平坦超连续谱.