基于半导体光放大器瞬态交叉相位调制效应的高速反相和同相波长转换的研究

采用半导体光放大器(SOA)中的瞬态交叉相位调制效应是实现高速全光信号处理的有效途径.利用SOA和带宽为0.4 nm的窄带滤波器同时实现了重复频率为10 GHz、脉冲宽度为10 ps的同相和反相全光波长转换.当滤波器的中心波长相对于探测光载波波长蓝移0.25 nm或者红移0.05 nm时，得到反相波长转换；当滤波器的中心波长相对于探测光波长蓝移0.29 nm或者红移0.25 nm时，得到同相的波长转换.同时用数值模拟了从同相到反相波长转换的极性演化过程，理论分析和实验结果基本相符. 关键词： 半导体光放大器 波长转换 瞬态交叉相位调制     

亚飞秒脉冲的产生与控制——饶毓泰基础光学一等奖介绍

亚飞秒脉冲是研究和控制发生在阿秒时间尺度超快物理过程的有效工具.基于分子调制过程,文章作者提出并发展了一系列哑飞秒脉冲产生和操控的技术;围绕频谱合成方案,利用级联二阶非线性效应,实现了多色圆锥辐射注入放大和二维多色阵列及其参量上转换放大;同时,还开展了基于飞秒振荡器及外腔增强技术的高重复频率高次谐波产生与输出耦合的相关研究.     

基于束流相空间拍频产生锁模自由电子激光的物理机制研究

提出基于束流相空间拍频产生锁模多色自由电子激光的方案,利用带有能量啁啾的电子束流和上海软X射线自由电子激光装置（SXFEL）上的两个调制段-色散段结构,在束流中通过拍频形成多个流强脉冲串,并在此基础上进行高次谐波辐射,产生锁模多色自由电子激光辐射脉冲。模拟结果表明,利用264 nm的种子激光,可在束流中形成18次谐波的群聚分量,并能最终产生中心波长约14.58 nm的锁模多色FEL辐射。     

BBO，LBO，KDP晶体光参量啁啾脉冲放大特性的比较研究

 对BBO，LBO，KDP晶体I类非共线匹配下的光参量啁啾脉冲放大的相位匹配、参量范围、增益特性等进行了理论分析，重点对BBO和LBO的光参量啁啾脉冲放大特性进行了比较。结果表明对于以光参量啁啾脉冲放大系统代替800nm中心波长的Ti:sappire再生放大系统，用BBO晶体可获得更宽的增益带宽，而对1 053nm中心波长的种子光用LBO晶体更好。     

基于Fabry-Perot半导体激光器实现全光波长转换及其最优纵模选择

采用Fabry-Perot半导体激光器作为波长转换器件,利用半导体激光器内部的交叉增益调制效应,通过同时将脉冲信号光与连续探测光耦合到半导体激光器,实现了对波长为1552.62nm、重复速率为2.7GHz的光脉冲信号转换到波长为1548.23nm的连续激光,同时实现了脉冲时间抖动的抑制.实验发现,对于确定的半导体激光器及其工作参数,总存在一个固定的纵模,当探测光的波长与该纵模波长一致时可获得最高的波长转换效率和最大的消光比.理论分析了探测光与Fabry-Perot半导体激光器多纵模间的模式选择对波长转换效 关键词： 纵模选择 波长转换 注入锁定 交叉增益调制     

用于宽带啁啾脉冲光参量放大系统精确同步的新方法

基于非共线光参量放大,以波长800 nm飞秒激光的倍频光为抽运光,以激光二极管640 nm连续波激光为信号光,产生了与800 nm飞秒激光精确同步的无直流本底的1064 nm脉冲光。实验结果显示该1064 nm的光脉冲在脉冲能量和空间光束质量上均可作为1064 nm波长脉冲放大器的种子光。仅通过一级简单紧凑的非共线参量放大就可实现光周期量级的光参量啁啾脉冲放大系统的抽运激光和种子光的精确同步。     

准连续光抽运光子晶体光纤产生超连续谱中的调制不稳定性(英文)

报道了应用准连续光抽运光子晶体光纤产生超连续谱时的一种现象,并根据调制不稳定和数值解薛定谔方程证明此现象为调制不稳定性.在实验中发现有两个波峰,与中心波长之间的距离分别为27 .08 nm和32 .72 nm,经过对比和分析数值结算和实验结果非常吻合,说明调制不稳定性在准连续光抽运光子晶体光纤产生超连续谱过程中起着重要的作用.     

集总式放大波分复用链路中交叉相位调制的边带不稳定性

集总式放大链路中，放大器的周期分布，等效于形成一折射率光栅，它为四波混频提供了相位匹配的条件，产生边带不稳定性．本文通过解析和数值模拟的方法，研究了周期集总式放 大链路中，交叉相位调制边带不稳定性．解析研究中，根据耦合方程的稳态解，计算了反常 色散与正常色散光纤链路中由于扰动而产生的边带不稳定性的增益；数值模拟中，利用分裂 步长傅里叶变换法与Monte_Carlo方法，得出了输出光脉冲的频谱，说明输出光脉冲频谱中 产生新的边带．两种方法的计算结果表明，在周期集总式放大光通信链路中，存在交叉相位 调制边带不稳定性，两种方法得到的结论基本一致． 关键词： 交叉相位调制 边带不稳定性 集总式放大     

利用圆锥辐射优化飞秒荧光光谱的光学参量放大

基于非共线光学参量放大的飞秒时间分辨荧光光谱技术是一种新的超快光谱研究方法.文章研究了荧光放大的参量过程.超连续的种子光其瞬时光强可以被线性放大.由于系统高达107的放大能力,泵浦脉冲能量的微小不稳定性在最终放大输出信号中将产生很大起伏.提出了一种利用圆锥辐射作为参考消除此干扰的方法.研究表明,探测的荧光动力学曲线有显著改善.     

780W全光纤窄线宽光纤激光器

高功率窄线宽光纤激光器在相干探测、功率光谱合成等方面具有广泛的应用前景.分析了高功率窄线宽光纤激光器中受激布里渊散射效应的抑制方法,以及正弦相位调制光谱展宽理论.采用正弦相位调制技术将单频激光器的线宽展宽至2.9 GHz,通过三级放大结构对输出功率为50 mW的窄线宽种子源进行放大,实现了中心波长1064.34 nm、线宽2.9 GHz、最大功率780 W的激光输出,光—光转换效率79%,光束质量M2x=1.44,M2y=1.43.分析了相位调制前后输出功率提高的原因,认为正弦相位调制增加的纵模降低了光纤中的功率谱密度,提高了输出激光的受激布里渊散射阈值,促使相位调制后的输出功率大幅提高.该激光器的输出功率仅受限于抽运功率,进一步提高抽运功率,有望实现更高功率的窄线宽光纤激光输出.     

高重复频率飞秒掺镱光纤放大器

 数值分析了掺镱单模光纤放大器的最佳增益光纤长度，并在实验上对掺镱单模光纤放大器和光栅对压缩器进行了研究。以最大平均输出功率为7 mW、重复频率为25.4 MHz、脉宽为56 ps的被动锁模环形腔掺镱光纤激光器作为种子脉冲，用250 mW的976 nm单模半导体激光器分别泵浦3种不同长度的掺镱单模光纤，对种子光进行放大，并用光栅对压缩器对放大后的脉冲在不同光栅距离上进行了压缩实验研究。当掺镱单模光纤长度为1.2 m时得到了较好的放大效果，种子脉冲被放大到140 mW，相应的增益为13 dB，放大后的单脉冲能量为5.5 nJ。在光栅距离为14.1 cm时获得了最短440 fs的脉冲，压缩后的功率为43 mW，相应的峰值功率为3.8 kW。     

高功率钕玻璃啁啾脉冲放大系统光谱整形

增益窄化效应限制了啁啾脉冲放大系统输出的最短脉冲宽度,需要对注入放大系统的种子啁啾脉冲进行光谱整形,以保证放大后的啁啾脉冲光具有足够的带宽并满足特定的光谱分布.理论上假定放大后啁啾脉冲的光谱分布为高斯分布或超高斯分布,对"百焦耳级钕玻璃啁啾脉冲放大系统"进行逆运算.研究发现,所需种子啁啾光的能量、带宽以及压缩后脉冲的信噪比都与该分布密切相关.通过光谱整形,使放大后的啁啾脉冲光的光谱分布为二阶超高斯分布.能够获得小于400 fs高信噪比的超短脉冲输出,此时所需种子啁啾脉冲能量仅为33μJ,带宽14 nm,在装置前级注入能力的范围之内.为百焦耳装置光谱整形实验的开展提供了理论指导.     

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。     

Sub-picosecond pulses at 100 W average power from a Yb:YLF chirped-pulse amplification system

We present a high-repetition-frequency, diode-pumped, and chirped-pulse amplification system operating at 106 W average output power with excellent beam quality (M(2)=1.3), based on cryogenically cooled Yb:YLF. 1 nJ seed pulses, derived from a mode-locked Ti:sapphire laser, are first amplified to 1 mJ pulse energy at 10 kHz repetition frequency in a regenerative amplifier. The second-stage, multipass amplifier increases the pulse energy to 10.6 mJ, resulting in a spectral width of 2.2 nm. The pulses are compressed to 865 fs in duration, which is 1.26 times the transform limit.     

High-energy single longitudinal mode 1 ns all-solid-state 266 nm lasers

A single longitudinal mode (SLM) short pulse high energy all-solid-state ultraviolet laser is demonstrated in this paper. Through the use of a master oscillator power amplifier (MOPA) architecture, we have been able to provide high-energy outputs with the combination of short pulses, good beam quality and SLM typically produced by a 1064 nm Nd:YAG laser. The passively Q-switched SLM Nd:YAG laser in a twisted-mode cavity is operated as the seed source. After the seed is amplified by a double-pass pre-amplifier and a single-pass main-amplifier, the 100 μJ, 1064 nm, ∼1 ns seeding pulse was amplified up to 400 mJ energy in the total pulse train. Using a KTP crystal for second-harmonic generation and a CLBO for fourth-harmonic generation, we successfully obtained a short pulse, high energy ultraviolet laser of 266 nm, with the output energy of 108 mJ, pulse width 1 ns and M²<5. PACS 42.65.Ky; 42.72.Bj; 42.60.Da     

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。     

全固态kHz啁啾脉冲飞秒激光放大器

要建造大功率超强激光系统,必须将nJ量级的种子进行放大,以得到mJ量级以及更高能量的激光输出.为达到这个目的,必须使种子能量指数增加,再生腔放大器是实现这一目的的良好途径;同时,为了得到更稳定的激光输出,须采用高重复频率的泵浦源.为此,设计了一种kHz重复频率激光泵浦的再生放大器,使用15 mJ的527 nm的绿光泵浦,得到了约2.3 mJ的800 nm放大激光输出,同时,对其输出激光的光谱特性进行了测量,将带宽为40 nm的种子注入后,得到了光谱带宽约为30 nm激光输出.     

Stable mode-locked fiber laser using 49 cm long bismuth oxide based erbium doped fiber and slow saturable absorber

A stable mode-locked fiber laser employing a 49 cm long bismuth oxide based erbium doped fiber (Bi-EDF) by using a slow saturable absorber is demonstrated. Near transform limited short pulses with a repetition rate of 8.27 MHz are obtained at a wavelength of 1560 nm with a maximum spectral width of 15 nm. Results indicate that pulse characteristics are strongly dependent on pump power rather than spectral width. Moreover the Time-Bandwidth products (TBWP), pulse duration, the energy fluctuation and timing jitter decrease with increasing pump power. The pulse width is continuously varied from 1.2 ps to less than 300 fs. It produces stable mode locking with a maximum spectral width of 15 nm, minimum timing jitter of 4 ps and energy fluctuations of 2.5%. The pulse train was amplified using a two-stage amplifier up to 447 mW average power corresponding to peak powers of 177.3 kW.     

受激布里渊散射相位共轭激光组束规律的研究

 提出了一种新的SBS激光组束的方法。此方法中，一束按时间分布的激光脉冲序列作为泵浦光从SBS放大池的一端入射，另一束Stokes频移种子光从SBS池的另一端入射，Stokes种子光在SBS池的相互作用区提取泵浦光能量。研究了组束效率和输出脉宽随脉冲串个数、间隔和泵浦功率密度等的变化规律。研究结果表明种子注入型泵浦脉冲串的受激布里渊散射相位共轭组束是一种高效的组束方法。     

An Ultra-Broadband Spatially Dispersed Regenerative Amplifier Free from Spatial Chirp

An ultra-broadband Ti：sapphire regenerative amplifier based on spatially dispersed amplification is demonstrated experimentally. Departing from previous reports, a new design of the cavity gets the amplified pulse free from spatial chirp. Utilizing this new regenerative amplifier, chirped pulses with bandwidth （FWHM） of about 80 nm are obtained, and the bandwidth is limited only by that of the incident seed pulses.