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     

303MHz高重复频率掺Er光纤飞秒激光器

高重复频率掺Er光纤飞秒激光器在光学频率梳、超高速光学采样等领域具有很重要的作用. 本文采用非线性偏振旋转锁模机理, 在掺Er光纤飞秒激光器中实现了重复频率为303 MHz的锁模脉冲输出. 通过优化腔内色散, 激光器腔内色散在零色散附近偏负值, 锁模后工作在展宽脉冲锁模状态. 在817 mW抽运功率下, 激光器在连续光状态下可以输出125 mW的平均功率, 在锁模状态下可以输出69 mW的平均功率, 脉冲宽度为90 fs. 当抽运功率处于700-817 mW时, 激光器可以实现自启动锁模. 激光器重复频率在5 h内的漂移量为30 Hz.     

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.     

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。     

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.     

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     

利用光谱滤波器实现自启动的全光纤超短脉冲掺Yb3+光纤激光器

讨论了利用光谱滤波器实现自启动的被动锁模掺Yb³⁺光纤环形激光器的锁模机理,并研制出全光纤结构超短脉冲掺Yb³⁺光纤环形激光器.使用980 nm二极管激光器作为抽运源,高掺杂浓度掺Yb³⁺光纤作为增益介质.在净群速度色散为正的环形腔中加入光谱滤波器,抑制Yb³⁺离子在1030 nm强发射峰的同时,通过对啁啾脉冲的光谱滤波实现脉冲压缩.光谱滤波器与光纤非线性偏振旋转效应相结合,实现了激光器在1053 nm可自启动、十分稳定的锁模运转.激光器锁模阈值功率300 mW,平均斜率效率18.3%,最大输出功率53.07 mW,对应最大输出脉冲能量3.2 nJ.锁模光脉冲中心波长1053.6 nm,3 dB带宽10.84 nm,重复频率16.45 MHz.锁模脉冲宽度为皮秒量级,经腔外光栅对压缩至188 fs. 关键词： 3+光纤激光器')" href="#">掺Yb³⁺光纤激光器 自启动锁模 全光纤     

多芯光子晶体光纤锁模激光器

实验研究了基于掺Yb多芯大模场面积光子晶体光纤的全正色散锁模激光器.增益光纤的18个纤芯呈六角阵列排布,等效的模场直径约为52 μm.激光器基于σ腔结构,腔内没有色散补偿元件,通过半导体可饱和吸收镜实现锁模的自启动.实验获得了平均功率为3.3 W,脉冲宽度为4.92 ps,重复频率为44.68 MHz的锁模脉冲输出,对应的单脉冲能量为74 nJ,脉冲经腔外光栅对压缩为780 fs. 关键词： 光子晶体光纤 多芯 光纤激光器 全正色散     

基于金属/介质混合反射镜的高调制深度半导体可饱和吸收镜锁模的飞秒光纤激光器

介绍了一种新型半导体可饱和吸收镜(SESAM)的原理与特性,并用它来实现掺铒光纤激光器的锁模飞秒脉冲的生成.这种新型宽带SESAM调制深度可以达到20%,用在1.5μm波段的环形腔掺铒光纤激光器里,实现自启动锁模.锁模光谱以1559 nm为中心,半峰全宽为9 nm,锁模激光脉冲串重复频率为25.6 MHz,输出功率14 mW,自相关仪测得脉宽为170 fs.     

采用飞秒光纤激光同步泵浦的自启动锁模钛宝石激光研究

针对常规连续激光泵浦钛宝石激光振荡器不能自启动锁模的缺点,采用倍频飞秒光纤激光同步泵浦,通过调节振荡器腔长与泵浦腔长匹配,实现了飞秒钛宝石激光的自启动锁模。实验中采用3.4 W的倍频掺镱光纤激光同步泵浦钛宝石激光振荡器,获得了平均功率大于130 mW、重复频率75 MHz、光谱宽度大于47 nm、脉冲宽度17 fs的锁模脉冲输出,不仅能够稳定可靠地实现自启动锁模,解决了常规钛宝石激光振荡器锁模启动的困难,而且还具有同步输出1040,800,520 nm三束飞秒激光的特点,为进一步开展飞秒激光相干合成以及光参量放大等研究提供了优势基础。     

基于预啁啾管理放大的掺镱锁模光纤激光器

报导了一种采用预啁啾管理放大技术实现的百飞秒级掺镱光纤激光器系统。该系统首先利用非线性偏振旋转技术搭建锁模种子激光,实现重复频率为82.3 MHz、压缩后脉宽接近180 fs的近线性啁啾稳定脉冲序列。种子脉冲通过预放大级和预啁啾管理放大级后获得了平均功率为12 W、压缩后脉宽低于100 fs的脉冲。经过预啁啾管理放大级的压缩后脉冲宽度明显优于种子激光的压缩后脉冲宽度。     

3 GHz, fundamentally mode-locked, femtosecond Yb-fiber laser

We demonstrate a fundamentally mode-locked Yb-fiber laser with 3?GHz repetition rate and ～206 fs pulse duration. The laser incorporates two enabling technologies: a 1?cm heavily Yb-doped phosphate glass fiber as the gain medium and a high-dispersion (-1300 fs²) output coupler to manage cavity dispersion. The oscillator self-starts and generates up to 53?mW average power.     

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.     

Cavity-enhanced similariton Yb-fiber laser frequency comb: 3 x 10(14) W/cm2 peak intensity at 136 MHz

We report on a passive cavity-enhanced Yb-fiber laser frequency comb generating 230 MW of peak power (3 kW of average power) at a 136 MHz pulse repetition rate. The intracativy peak intensity of 3 x 10(14) W/cm2 for the 95 fs pulse is sufficient to ionize noble gases, such as Xe, Kr, or Ar. The laser system is based on a mode-locked Yb-fiber similariton oscillator in conjunction with a cladding-pumped chirped-pulse fiber amplifier. After recompression, 75 fs duration pulses at a 13.1 W average power are obtained. These pulses are then coherently added inside a passive ring cavity by controlling the fiber oscillator's pulse repetition rate and carrier-envelope offset frequency. This system is well suited for studying high-field phenomena at very high pulse repetition rates.     

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。     

Femtosecond mode-locked Yb fiber laser for single-mode fiber chirped pulse amplification system

High-peak-power laser systems are based on the chirped pulse amplification (CPA) technique. CPA laser system needs a mode-locked laser oscillator for stable ultrashort pulse laser generation. We report a single-mode fiber CPA system which consists of stable mode-locked Yb-doped fiber laser oscillator with a wide tuning range, chirped fiber Bragg grating stretcher, and two Yb-doped fiber amplifiers. The single-mode fibers can generate high-quality and single-mode beams which are stable for long time.     

Environmentally stable ytterbium figure-of-eight fiber laser producing 177-fs pulses

Pulses of 177 fs and 1035 nm, with average power of 1.2 mW, have been generated directly from a passively mode-locked Yb-doped figure-of-eight fiber laser, with a nonlinear optical loop mirror for mode-locking and pairs of diffraction gratings for intracavity dispersion compensation. To our knowledge, these are the shortest pulses ever to come from a passively mode-locked Yb-doped figure-of-eight fiber laser. This represents a 5-fold reduction in pulse duration compared with that of previously reported passively mode-locked Yb-doped figure-of-eight fiber lasers. Stable pulse trains are produced at the fundamental repetition rate of the resonator, 24.0 MHz.     

高功率全光纤啁啾脉冲放大激光系统

采用基于非线性偏振旋转原理的光纤被动锁模激光器作为主振荡器。输出信号脉冲的重复频率为30MHz,脉冲半高全宽为265fs。信号脉冲通过全光纤啁啾脉冲激光放大系统展宽至100ps后,经过1级芯径10μm的光纤预放大器和1级芯径50μm的光纤功率放大器将脉冲平均功率放大至10W,斜率效率41.5%。输出脉冲经光栅压缩器将脉宽压缩至594fs。     

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.     

Fiber based high repetition rate, high energy laser source applying chirped pulse amplification

We demonstrate the potential of a high-gain Yb-fiber amplifier system to provide ultrashort pulses with high energies. 100 μJ pulses generated at a repetition rate of 32 kHz exhibit nearly diffraction limited output (M²≈1.7) at a 1060 nm center wavelength. Using chirped pulse amplification, temporally streched laser pulses from a femtosecond oscillator could be compressed after amplification to subpicosecond pulse duration. The achievable intensities are high enough to create plasmas which can efficiently convert laser light to the extreme ultraviolet radiation. In a multimode Yb-doped fiber amplifier we obtained average powers of up to 22 W and single pulse energies up to 130 μJ.