基于非线性放大环形镜的波长可调谐耗散孤子锁模光纤激光器

报道了一种基于非线性放大环形镜的"8"字形腔波长可调谐锁模掺镱光纤激光器。当泵浦功率为240 mW时,光纤激光器输出中心波长在1 064.1 nm处的耗散孤子,其光谱3 dB带宽为7.7 nm,重复频率为18.8 MHz,输出光信噪比高达71.2 dB,脉冲宽度为867 fs。分别通过调节偏振控制器和泵浦功率实现了锁模光纤激光器在1 032.8～1 065.1 nm以及1 037.4～1 041.9 nm内调谐输出。探究了不同锁模状态下的光谱与脉冲特性,获得了时间带宽积接近傅里叶变换极限的高斯型脉冲。该光纤激光器结构简单,易于调谐,稳定性好,可为实现波长调谐、耗散孤子锁模提供技术参考。     

大模场面积光子晶体光纤耗散孤子锁模激光器

研制了一种基于掺Yb3+的双包层大模场面积偏振光子晶体光纤的耗散孤子锁模激光器.利用数值模拟分析了光纤激光器中耗散孤子动力学过程,与全正色散锁模激光器相比,脉冲窄化机理更加丰富,半导体可饱和吸收镜(SESAM)的非线性吸收,啁啾脉冲的光谱滤波以及光纤的增益色散同时起作用,这些因素使耗散孤子锁模更加容易实现,并且稳定运行.其中,光谱滤波的耗散过程是稳定锁模机制的主导因素,滤波片能够在频域和时域同时窄化脉冲,并且去除脉冲啁啾,限制脉冲在腔内始终小于1ps.在实验上实现了无色散补偿腔中直接输出脉冲宽度777fs,最高平均功率达到1W,重复频率48·27MHz,对应单脉冲能量20nJ的飞秒激光.     

基于非线性放大环镜和Lyot滤波器的多波长与耗散孤子锁模态开关型掺铥光纤激光器

报道了一种基于非线性放大环镜和Lyot滤波器技术的态开关型掺铥光纤激光器.通过仔细调节偏振控制器和泵浦功率,掺铥光纤激光器可以分别在多波长态和耗散孤子锁模态运行,并且两种态之间可以相互切换.对于多波长态,在光谱半功率值范围内能生成8个稳定的波长;对于耗散孤子锁模态,在1996 nm的中心波长处产生脉冲能量高达41.49 nJ,脉冲持续时间为2.4 ns,光谱带宽为29 nm的耗散孤子.不同运行态间的切换归因于偏振控制器导致的非线性放大环镜的功能的改变.     

基于非线性放大环镜和Lyot滤波器的多波长与耗散孤子锁模态开关型掺铥光纤激光器（英文）

报道了一种基于非线性放大环镜和Lyot滤波器技术的态开关型掺铥光纤激光器.通过仔细调节偏振控制器和泵浦功率,掺铥光纤激光器可以分别在多波长态和耗散孤子锁模态运行,并且两种态之间可以相互切换.对于多波长态,在光谱半功率值范围内能生成8个稳定的波长;对于耗散孤子锁模态,在1 996nm的中心波长处产生脉冲能量高达41.49nJ,脉冲持续时间为2.4ns,光谱带宽为29nm的耗散孤子.不同运行态间的切换归因于偏振控制器导致的非线性放大环镜的功能的改变.     

可切换多波长全光纤被动锁模光纤激光器

通过在基于碳纳米管的掺铒锁模光纤激光器中加入啁啾光纤光栅,实现了皮秒和飞秒孤子的可切换多波长锁模脉冲输出。通过调节偏振控制器,分别在1530.8,1549.5,1556.5 nm三个波长处实现了多波长可切换锁模脉冲输出,其中锁模脉冲的宽度分别为833 fs, 7.43 ps和899 fs。以上三个波长的形成是由掺铒光纤的增益谱和啁啾光纤光栅的滤波效应共同决定的。本研究为实现多波长、不同规格脉冲宽度锁模激光器的设计提供了参考。     

基于高能量耗散型脉冲掺铒光纤激光器的实验研究

在正色散掺铒光纤激光器中,利用非线性偏振旋转技术实现自启动锁模,得到了具有极大光谱宽度的高能量、无波分裂耗散型脉冲.该耗散型脉冲的形成是腔内增益、损耗、非线性偏振旋转、正色散和其他非线性效应等共同作用的结果,其形成机理与传统的负色散激光器完全不同.当抽运功率为500mW时,该类型脉冲的光谱覆盖了1530—1660nm范围,半高全宽光谱宽度可达42nm以上.脉冲具有极大的正啁啾,其时间带宽积为483,而单脉冲总能量最大可达34.4nJ.     

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     

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.     

基于多模光纤干涉效应的百飞秒展宽脉冲产生EI北大核心CSCD

设计了基于多模干涉效应锁模的掺铒光纤激光器,利用渐变折射率多模光纤实现了锁模脉冲输出。通过控制泵浦功率,调节腔内偏振控制器,实验获得中心波长为1528 nm的展宽脉冲,3 dB带宽为37.2 nm,脉冲宽度为973.2 fs。在腔外进行色散补偿,将展宽脉冲的脉冲宽度压缩至280.1 fs。此外,通过提高总泵浦功率至961.1 mW并微调偏振控制器,获得了色散管理孤子分子脉冲输出,调制周期为0.32 nm,对应的脉冲间隔为24.1 ps。实验采用多模光纤内置在偏振控制器中的锁模结构,突破了对多模光纤长度的限制,激光器结构紧凑,具有出色的稳定性。     

位于第三近红外窗口的平坦光纤超连续谱产生

报道了一种基于非线性偏振旋转效应的被动锁模光纤激光器。采用980 nm分布式反馈激光器作为泵浦源,0.5 m长的高掺杂掺铒光纤作为增益介质。实现了脉冲宽度为822 fs的传统孤子锁模脉冲,输出脉冲的平均功率为2.8 mW,信噪比为55.8 dB。通过微调腔内的偏振控制器,实现了传统孤子脉冲和孤子分子脉冲间的切换,孤子分子的脉冲宽度为312 fs,信噪比为53.86 dB。孤子分子脉冲经掺铒光纤放大器放大后泵浦一段57 m长的高非线性光纤,产生了位于第三近红外窗口（1600 nm～1870 nm）的超连续谱,其20 dB谱宽为355.8 nm。     

孤子分子/类噪声脉冲可切换的混合锁模光纤激光器

不同类型脉冲之间的演化是被动锁模光纤激光器丰富动力学的体现。报道了一种可实现多种脉冲切换的混合锁模光纤激光器,当泵浦功率为400 mW时实现了孤子分子、谐波锁模、孤子簇之间的相互切换。增加泵浦功率至600 mW时获得了类噪声脉冲输出,对应的输出功率和单脉冲能量分别为15.2 mW和0.86 nJ。通过调节偏振控制器实现了类噪声脉冲中心波长从1 895 nm到1 930 nm可调谐。所搭建的激光器具有锁模脉冲可切换,波长可调谐,能自启动等优点。     

基于单壁碳纳米管的双向锁模掺铒光纤激光器

设计了一种没有隔离器的单壁碳纳米管双向被动锁模光纤孤子激光器.该光纤激光器由波分复用器、掺铒光纤、光耦合器、碳纳米管、单模光纤和偏振控制器组成.在环形腔的两个相反方向上,同时实现基于碳纳米管饱和吸收体的被动锁模,得到两个反向稳定脉冲序列.调节激光腔中的偏振控制器以及泵浦激光源,分析该实验装置在不同泵浦功率下的输出特性.结果表明,中心波长变化范围为1 558~1 560nm,顺时针脉冲宽度变化范围为854~959ps,逆时针脉冲宽度变化范围为247~624ps.此外,泵浦功率较大时,逆时针方向上脉冲序列分裂.     

超低阈值Q调制，锁模Yb3+光纤环形腔激光器

 在一种掺镱（Yb³⁺）光纤锁模激光器中。谐振腔采用近“8”字形环形结构，并巧妙地引入半导体可饱和吸收镜（SESAM），腔内引入起偏器和偏振控制器，利用非线性偏振旋转的被动锁模机理，结合SESAM慢可饱和吸收体的自启动作用，在极低的泵浦功率下，实现了稳定的调Q脉冲输出和锁模输出。当泵浦功率为18 mW时，调Q脉冲重复频率为16 kHz，脉冲宽度4 μs，光谱宽度为2.34 nm。当泵浦功率为60 mW时，实现了激光器连续锁模，输出功率8 mW，重复频率20 MHz，光谱宽度3.54 nm，脉宽在ps和亚ps量级，而且在调整偏振控制器的角度时，观察到了波长的调谐现象，调谐范围为1 028~1 530 nm。     

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。     

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.     

啁啾脉冲堆积用于光脉冲整形

报道了一种利用100 ps啁啾脉冲堆积产生2．2 ns任意整形脉冲的脉冲整形系统。采用掺Yb~(3 )光纤锁模振荡器得到稳定的锁模光脉冲序列,将该锁模脉冲通过啁啾光纤光栅展宽并通过1 nm带宽的高斯形光谱滤波器滤波,得到标准的100 ps高斯形啁啾脉冲序列,将此脉冲选单经过光纤延迟线组成的32路脉冲堆积器,得到了精度为32 bit的重复频率为1 Hz的2．2 ns任意整形光脉冲。研究了堆积脉冲的特性,分析了宽带啁啾堆积整形脉冲的光谱时间扫描特性对激光驱动惯性约束聚变打靶束匀滑的优化作用。实验测得了该系统输出的2．2 ns整形光脉冲具有小于50 ps的上升沿,与100 ps啁啾脉冲的时间抖动小于4 ps。     

利用啁啾脉冲光谱滤波和非线性偏振旋转技术实现高稳定性和开机自启动的全光纤掺Yb~(3+)光纤锁模激光器

建立理论模型,讨论了非线性偏振旋转全光纤锁模激光器的锁模过程、谐波过程以及导致激光器锁模运行难以稳定的影响因素.讨论了采用啁啾脉冲光谱滤波产生脉冲自振幅调制、增加激光器锁模稳定性和自启动能力的机理以及非线性偏振旋转与啁啾脉冲光谱滤波相结合实现锁模的物理过程和脉冲演化过程.研制出全光纤结构的超短脉冲掺Yb~(3+)光纤环形激光器,采用非线性偏振旋转和啁啾脉冲光谱滤波相结合的锁模技术,实现了激光器锁模的开机自启动和高稳定运行.对激光器进行了长期运行稳定性、锁模开机自启动能力、锁模输出参数可重复性监测.锁模脉冲中心波长1052.9 nm,谱宽9.1 nm,脉冲能量4.25 nJ,脉冲宽度17.8 ps.运行期间,各参数波动均小于0.3%.开机自启动能力和可重复性测试显示,激光器可实现一键自启动,启动后各参数可重复精度在0.55%以内.     

基于非线性偏振旋转效应的多波长掺铥锁模光纤激光器

运用非线性偏振旋转效应实现了一种掺铥锁模多波长光纤激光器.采用环形腔结构,以1 565nm半导体光源为泵浦源,3m长掺铥光纤为增益介质.利用非线性偏振旋转效应进行滤波.当泵浦功率在800mW时,通过调节光纤偏振控制器,激光器出现了被动锁模状态的脉冲输出,脉冲重复频率为3.178MHz,脉冲宽度为617ps.进一步增加泵浦功率,激光器进入多波长输出的工作状态.调节偏振控制器在室温下得到1~5个稳定的波长激光输出,边摸抑制比为40~60dB.     

基于全保偏八字腔结构锁模的光纤激光器及其功率放大

采用包层泵浦的全保偏八字腔结构搭建了一种脉宽可调的掺镱锁模光纤激光器,实现了中心波长为1 064nm、重复频率为4.683 MHz、脉冲宽度可调范围为0.8~5ns、对应平均功率范围为74.8~429.7mW的耗散孤子共振方波脉冲输出.腔内无需偏振控制器,仅通过调节泵浦输入即可实现锁模状态的自启动,并能够长时间保持稳定,在剧烈振动条件下亦不会失锁.采用两级光纤放大器进行功率放大,实现了100 W的平均功率输出,峰值功率高达26.68kW.