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.     

1550 nm飞秒脉冲自相似光纤放大仿真模拟EI北大核心CSCD

针对全光纤的超短脉冲掺铒光纤放大器进行了仿真模拟,对正常色散条件下掺铒光纤自相似脉冲放大过程进行了详细分析。在光纤预放大器中,使用高正色散掺铒光纤对脉冲形状进行预整形,将重复频率43 MHz、脉冲宽度600 fs、平均输出功率1.2 mW的孤子型锁模脉冲预整形为抛物线型脉冲,预整形后的脉冲通过光纤主放大器进行功率放大。经两级光纤放大后,1.2 mW的信号光功率放大为102 mW,放大增益19.3 dB。分析了掺铒光纤长度、放大功率对脉冲自相似演化过程的影响。放大后的脉冲经4.4 m长单模光纤将脉冲宽度压缩至53 fs,峰值功率为44.8 kW。     

100W全光纤化高重频窄脉宽光纤激光器

报道了一种基于主振荡功率放大结构工作的全光纤化高重复频率窄脉冲宽度光纤激光器.种子源是一个直接电脉冲调制的1 063 nm光纤耦合输出半导体激光器.为了抑制放大器中产生的放大自发辐射光,将种子激光的脉冲波形调制为二阶超高斯型.峰值功率为950 mW的半导体激光器经过2级大模场掺镱双包层光纤放大器(纤芯分别为10μm和30μm)功率放大后,最终获得了平均功率为101 W、重复频率为200 kHz、脉冲宽度为14.77 ns、峰值功率为34.2 kW、3 dB光谱宽度为0.261 nm、光束质量M~2为1.17的脉冲激光输出.与传统的纳秒级脉冲光纤激光器相比,该激光器峰值功率高、光束质量优、光谱宽度窄、结构简单,可广泛应用于激光雷达、遥感探测、倍频和光参量震荡等领域.     

百皮秒脉冲放大中自相位调制效应实验研究

利用掺镱双包层光纤放大器对百皮秒单脉冲(重复频率1 Hz)进行了放大实验,分析了其放大过程中自相位调制对脉冲时域和频域特性的影响.采用小芯径(纤芯直径6.5tμm)掺镱双包层光纤作为增益介质,研究了放大器中从小信号增益到增益深度饱和整个变化过程中自相位调制引起的频谱展宽效应,并分析了SPM引起的脉冲波形和频谱光强分布的...     

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.     

10kW峰值功率高脉冲能量全光纤结构2μm掺铥光纤激光器

基于增益开关技术在高掺杂浓度掺铥光纤中获得了稳定的2μm种子脉冲激光,输出激光中心波长为1 979.4nm,脉冲重复频率在1~100kHz之间可调,输出脉冲宽度变化范围为60~200ns。采用两级掺铥光纤放大器对该种子脉冲激光进行放大实验,当种子脉冲激光重复频率为20kHz时获得最大输出平均功率为17.2W,输出光谱没有观察到明显的放大自发辐射噪声。最大功率输出时,脉冲宽度为82ns,对应单脉冲能量为0.86mJ,脉冲峰值功率高于10kW。     

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.     

飞秒光纤激光器

我们利用同步泵浦光纤喇曼环形激光器在1.396μm处得到195fs 的光脉冲,并利用时间-色散调谐技术在1.396μm附近实现了47nm 的波长调谐.我们采用1.313μm的 Nd:YLF 锁模脉冲泵浦,其喇曼光处于单模光纤的负色散区,利用孤子效应得到195fs 的光脉冲.实验中我们采用一台 Nd:YLF(Quantronix Model 4216d)激光器作泵浦源,输出波长为1.313μm,主动锁模时输出脉宽约50ps.泵浦光经一枚双色镜反射后耦合进光纤.测试中使用的单模光纤是普通通讯用单模石英光纤.其零色散波长在1.305μm,芯径约为9.5μm.由于喇曼效应的作用,在光纤中产生1.395μm左右的喇曼光.喇曼光从光纤出来后经透镜准直、延迟后穿过双色镜反馈回光纤,其中一部分被反射作为输出.用 PIN 来监测泵浦脉冲与喇曼光脉冲的同步情况,并调节延迟线达到同步泵浦的要求.     

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.     

基于低非线性系数光子晶体光纤的全光纤高效超连续谱光源

 报道了一种基于低非线性系数光子晶体光纤的全光纤高效率超连续谱产生系统。将光纤锁模激光器输出的脉宽5 ps、重复频率20 MHz、平均功率50 mW的脉冲,输入到15 μm的大模场光纤中进行放大,通过与两级芯径较小的短光纤模场匹配缩小输出的模场直径后,输入到20 m低非线性系数的光子晶体光纤,获得的超连续谱波长覆盖范围宽于650～1 700 nm。输入光子晶体光纤的泵浦光功率为740 mW,输出超连续光功率为670 mW,转换效率大于90%。实验研究了超连续光谱展宽的过程,从理论上进行了分析解释。     

掺Yb3+光纤F-P腔被动锁模激光器的实验研究

 掺镱(Yb³⁺光纤被动锁模激光器谐振腔采用线性腔结构，腔内插入二分之一波片和偏振分束器引入偏振旋转，结合半导体可饱和吸收镜的自起动，实现稳定的被动锁模运转。腔内插入光栅对，提供负的群速度色散，以补偿光纤所带来的正色散，达到压缩脉宽的目的。当泵浦功率为300 mW、光栅对的距离为10 cm时，获得稳定的锁模运转，锁模输出功率28 mW，脉冲重复频率20 MHz，输出光谱宽度达15 nm，按脉冲变换极限公式，其脉冲时间宽度与频带宽度的乘积为0.315计算，脉宽可达100 fs以下。     

国产啁啾布拉格光纤光栅在飞秒激光系统中的应用

利用自行研制的啁啾布拉格光纤光栅(CFBG)刻写系统完成CFBG样品制作,成功应用于光纤锁模振荡器和啁啾脉冲放大(CPA)系统中。振荡器可输出19.4 nm带宽、18 mW平均功率激光,并可压缩至143 fs,经时域展宽、功率放大、时域压缩后,脉冲宽度可至264 fs。实验结果初步证明了国产CFBG在飞秒激光系统应用的可行性。     

高稳定性、高质量脉冲压缩飞秒光纤激光系统研究

报道了一款用于眼科手术的高稳定性、高质量脉冲压缩飞秒光纤主振荡功率放大系统. 振荡器采用混合腔方式增加了光纤双折射, 改善了非线性偏振旋转锁模在低重复频率下无法自启动的缺点, 提高了飞秒光纤激光器自启动锁模的稳定性. 研究了脉冲预啁啾与飞秒脉冲压缩质量的关系, 通过实验证明了光纤放大器的入射脉冲保持负的预啁啾状态可以得到最好的脉冲压缩结果. 实验最终实现了满足自启动锁模条件的重复频率19.4 MHz、平均功率1.2 W、脉冲宽度183 fs的激光脉冲, 目前这台激光器是国内首台具有自主知识产权并应用于动物角膜实验的飞秒光纤激光器.     

非线性放大环形镜“8”字腔光纤激光器实验研究

使用976 nm半导体激光器作为抽运源,对利用非线性放大环形镜（NALM）锁模运行的掺Yb3+光纤激光器进行了实验研究,获得了脉冲宽度43.6 ps,中心波长为1053.3 nm的锁模脉冲激光输出, 光谱宽度8 nm, 输出功率为0.2 mW, 重复频率为18.2 MHz, 经过放大, 通过光栅对腔外色散补偿,在腔外产生了宽度616 fs的脉冲激光.     

被动谐波锁模掺Yb3+光纤环形激光器

 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，从掺Yb³⁺光纤环形激光器中得到稳定高阶谐波锁模光脉冲。理论分析了工作于正色散区的掺Yb³⁺光纤环形激光器的特性。实验中观测到了掺Yb³⁺光纤环形激光器3种不同演化方式产生高阶锁模光脉冲。4阶谐波锁模脉冲（107.2 MHz重复频率）经过1 m长高掺杂Yb³⁺光纤放大器放大后产生了平均功率100 mW，脉宽22.8 ps的脉冲，最后经过光栅压缩得到了平均输出功率20 mW，脉宽307 fs，脉冲中心波长1 051.2 nm，带宽13.76 nm的激光。     

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.     

Wave-breaking-extended fiber supercontinuum generation for high compression ratio transform-limited pulse compression

Wave-breaking often occurs when a short intense optical pulse propagates in a long normally dispersive optical fiber. This effect has conventionally been avoided in fiber (super-)continuum-based pulse compression because the accumulated frequency chirp of the output pulse cannot be fully compensated by a standard prism (or grating) pair. Thus, the spectral extending capability of the wave-breaking has not been utilized to shorten the compressed pulse. We demonstrate that wave-breaking-free operation is not necessary if a 4f pulse shaper-based compressor is employed to remove both the linear and nonlinear chirp of the output pulse. By propagating a 180 fs (FWHM) input pulse in a nonlinear photonic crystal fiber beyond the wave-breaking limit, we compress the wave-breaking-extended supercontinuum output pulse to the bandwidth-limited duration of 6.4 fs (FWHM). The combination of high compression ratio (28×) and short pulse width represents a significant improvement over that attained in the wave-breaking-free regime.     

Stretcher-free high energy nonlinear amplification of femtosecond pulses in rod-type fibers

We report on the study of direct amplification of femtosecond pulses in an 80 mum core diameter microstructured Yb-doped rod-type fiber amplifier in the nonlinear regime. The system includes a compact single grating compressor for the compensation of the small dispersion in the amplifier. With a 1250 line/mm (l/mm) grating-based compressor, pulses as short as 49 fs with 870 nJ pulse energy and 12 MW peak power are obtained. Alternatively, the use of a 1740 l/mm grating allows the production of higher quality pulses of 70 fs, 1.25 microJ pulse energy, and 16 MW peak power.