基于超连续谱的可调谐同步脉冲产生及噪声分析

实验研究了基于超连续谱滤波的可调谐双色同步皮秒脉冲产生技术,将全保偏掺铒锁模光纤激光器输出的脉冲分为两路,其中一路耦合到高非线性光纤,获得了覆盖掺镱光纤发射谱带的超连续谱,通过结合窄带可调谐滤波器和全保偏掺镱放大器,实现了平均功率为70 mW,脉冲宽度为4.0 ps,中心波长为1025～1055 nm的可调谐脉冲。掺铒光纤激光器的另一路输出光经过窄带滤波器和掺铒光纤放大器,实现了中心波长为1580 nm,平均功率为200 mW,脉冲宽度为4.2 ps的激光输出。上述基于超连续谱滤波的可调谐双色皮秒脉冲具有良好的同步特性,可以作为相干反斯托克斯拉曼散射的泵浦光和斯托克斯光。研究发现,选取超连续谱平坦位置的光谱成分作为掺镱放大器的种子光时,脉冲幅值及平均功率抖动更小,相对强度噪声更低。     

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。     

增益开关锁模2μm铥/钬共掺光纤激光器

首次报道了中心波长为1958 nm的增益开关锁模铥/钬共掺光纤激光器,增益开光脉冲包络和锁模次脉冲的重复频率分别为20 kHz和14.8 MHz.将此增益开关锁模光纤激光作为种子源,在掺铥光纤放大器中产生了平坦的超连续谱光源.超连续谱的最大输出功率为2.17W,其长波长边已扩展到2750 nm,10dB带宽约为640 nm(光谱范围1953～2593 nm).     

增益开关锁模2μm铥/钬共掺光纤激光器北大核心CSCD

首次报道了中心波长为1958nm的增益开关锁模铥/钬共掺光纤激光器,增益开光脉冲包络和锁模次脉冲的重复频率分别为20kHz和14.8MHz。将此增益开关锁模光纤激光作为种子源,在掺铥光纤放大器中产生了平坦的超连续谱光源。超连续谱的最大输出功率为2.17 W,其长波长边已扩展到2750nm,10dB带宽约为640nm(光谱范围1953～2593nm)。     

基于多波长类噪声脉冲的掺铒光纤激光器

报道了一种基于多波长类噪声脉冲的被动锁模掺铒光纤激光器。采用980 nm半导体激光器作为泵浦源，2.5 m长的掺铒光纤作为增益介质。锁模机制为非线性放大环形镜(NALM)。通过自相关迹证明输出脉冲为类噪声脉冲。该类噪声脉冲的光谱3 dB带宽可达17.2 nm，边模抑制比为47.7 dB，重复频率为5.434 MHz，单脉冲能量为7.9 nJ。为了实现平坦的多波长输出，在NALM结构中加入Sagnac环干涉仪，获得了最大波长数为5的平坦多波长类噪声脉冲，平坦度为1.995。     

低阈值展宽脉冲锁模掺Er3+光纤环形激光器的实验研究

将正色散值较小的掺铒光纤引入传统的环形腔构成了低阈值的展宽脉冲锁模激光器.通过使用这种掺铒光纤,激光器的锁模阈值大大降低,激光器的自起振泵浦功率仅为90 mW,而且在29 mW的低泵浦功率时仍然可维持稳定的锁模状态.实验中获得了脉冲宽度为175 fs,光谱半高宽为40 nm,重复频率为33 MHz的锁模脉冲输出.激光器工作稳定,光谱干净光滑.     

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。     

色散管理掺铥光纤激光器高能量脉冲的产生

设计了一种基于色散管理的掺铥光纤激光器。通过调节泵浦功率以及腔内偏振态，首先实现了稳定的展宽脉冲输出，中心波长和脉冲宽度分别为1 939.4 nm和482 fs。最大输出功率为15 mW，对应的单脉冲能量为0.52 nJ。增加泵浦功率到645 mW时，通过适当调节偏振控制器可以实现类噪声脉冲锁模，中心波长为1 940.1 nm。所实现的锁模脉冲具有飞秒量级的尖峰以及皮秒量级的基底。最大输出功率为20.4 mW，相对应的单脉冲能量为0.7 nJ。相比于传统孤子，采用色散管理所实现的锁模脉冲具有更高的脉冲能量。此外，所设计的掺铥光纤激光器可作为理想的主振荡功率放大以及啁啾脉冲放大结构的种子源，进一步提高脉冲能量，拓展2 μm高能光纤激光器的实际应用。     

基于100 m色散位移光纤的超连续谱实验研究

利用被动锁模掺铒光纤激光器输出的重复频率13.9 MHz、中心波长1557.28 nm的光脉冲作泵浦源,在100 m的色散位移光纤中产生总宽度达488 nm的超连续谱,不平坦度小于±3.0 dB,利用法布里-珀罗滤波器获得163路多波长脉冲,利用可调谐滤波器得到C波段内脉宽为1.2～2.0 ps的近变换限超短光脉冲.分析了泵浦脉冲的功率、光纤长度等因素对SC光谱展宽的作用,并与色散平坦光纤和较长的色散位移光纤作了比较.     

基于MoO_3可饱和吸收体的掺镱被动锁模光纤激光器

报道了一种基于MoO_3可饱和吸收体的连续锁模、调Q锁模掺镱光纤激光器.采用环形腔结构,在泵浦功率为95mW时,获得了稳定的重复频率为17MHz的连续锁模脉冲输出,单脉冲宽度为130ps,光谱中心波长为1 067.06nm,谱线3dB带宽为0.27nm.在泵浦功率为280mW时,产生稳定的调Q锁模脉冲输出.当泵浦功率从280mW变化到400mW的过程中,调Q锁模包络重复频率从26.51kHz变化到48.7kHz,包络半高宽度从14.6μs变化到4.1μs,子脉冲的宽度和光谱中心波长基本保持不变,谱线3dB带宽变为0.62nm.     

L波段高掺铒光纤超荧光光源

采用半导体激光二极管泵浦12cm长高掺铒光纤,在双程前向装置中,获得了10.8mW最大超荧光输出功率,斜率效率10.6%,在1553.1~1588.6nm接近36nm的范围内,功率抖动小于0.2dBm。作为比较,在相同实验条件下泵浦10cm长的高掺铒光纤,结果显示输出光谱带宽明显下降,C波段的放大自发辐射远大于L波段的,由此也证明了L波段的放大自发辐射是由C波段的放大自发辐射泵浦产生的。     

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。     

氧化石墨烯被动调Q掺铒光纤激光器

报道了基于氧化石墨烯的被动调Q掺铒光纤激光器。激光器采用环形腔结构,调Q器件为自制的氧化石墨烯可饱和吸收镜。泵浦功率在81~505 mW范围内时,得到了重复频率68~124 kHz的稳定的调Q脉冲输出,脉宽为0.47~1.60 s。由于泵浦功率限制,激光器最大输出功率为10 mW, 相应单脉冲能量为80.6 nJ。此种基于氧化石墨烯可饱和吸收体的被动调Q光纤激光器体积小、成本低廉、结构简单、稳定性高、光束质量高,具有广阔的应用前景。     

Q-Switched Erbium-Doped Fiber Laser Using Cadmium Selenide Coated onto Side-Polished D-Shape Fiber as Saturable Absorber

A stable Q-switched erbium doped fiber laser emitting at 1558 nm is demonstrated using a cadmium selenide(CdSe) material coated onto a side-polished D-shape fiber as the saturable absorber(SA). By elevating the input pump power from the threshold of 91 mW to the maximum available power of 136 mW, a pulse train with a maximum repetition rate of 57.44 kHz, minimum pulse width of 3.76 us, maximum average output power of7.99 mW, maximum pulse energy of 0.1391 uJ, and maximum peak power of 36.99 mW are obtained. The signalto-noise ratio of the spectrum is measured to be around 75 dB. This CdSe based SA is simple, robust, and reliable,and thus suitable for making a portable pulse laser source.     

Supercontinuum generation in a standard fiber pumped by noise-like pulses from a figure-eight fiber laser

We report the experimental study of broadband spectrum generation in a piece of standard fiber (SMF-28) using as the pump a train of noise-like pulses, or sub-nanosecond packets of sub-ps pulses with randomly varying amplitudes. The pulses are generated by an erbium-doped figure-eight fiber laser, and present a wide (∼50 nm) optical spectrum, which represents a significant advantage to seed the generation of new frequencies. Another advantage of the pulses is their relatively large energy, as they are made up of a large number of ultrashort pulses. After amplification with an Erbium Doped Fiber Amplifier (EDFA), the pulses were injected in a 0.75 km length of SMF-28 fiber. We obtained experimentally at the end of the fiber an output signal spectrum extending from 1530 nm to at least 1750 nm (the upper limit of the spectrum analyzer) for pump pulses with an average power of 20.4 mW, corresponding to a few kilowatts peak power. The spectral broadening is due to Raman self-frequency shift (SFS). It is noteworthy that the spectrum of the newly created frequencies was extremely uniform over the range of measurement. Considering that the Raman shift is directly related to the pump pulse duration, spectral flatness is a direct consequence of the random distribution of amplitudes and durations of the pulses in the packet. Finally, the results show the capabilities of noise-like pulses from a fiber laser for applications in supercontinuum generation based on nonlinear phenomena such as Raman SFS.     

低阈值锁模状态可转换的全保偏光纤激光器

报道了一种可实现低阈值自启动的全保偏九字腔光纤激光器。谐振腔结构中使用相移器降低锁模阈值,当泵浦功率达到120 mW时,便可实现自启动的传统孤子锁模,中心波长为1530 nm,脉冲宽度为614.6 fs。随后泵浦功率逐渐增大到470 mW,实现了从孤子脉冲到类噪声脉冲的转换,在该锁模状态下的激光器输出功率为63.2 mW,对应的类噪声脉冲能量为5.69 nJ。所搭建的激光器具有低锁模阈值、自启动的优势,并且仅通过调节泵浦功率就能够实现超快脉冲和高能量脉冲间的转换,具有广泛的应用价值。     

2 μm波段半导体可饱和吸收镜被动调Q光纤激光器

基于半导体可饱和吸收镜和光纤光栅实现了稳定的2 m波段被动调Q光纤脉冲激光器,输出激光的中心波长为1958.2 nm。随着泵浦功率的增加,输出脉冲的重复频率不断增加,而对应脉冲的宽度不断减小。输出脉冲重复频率的变化范围为20～80 kHz,脉冲宽度的变化范围为490 ns～1 s。当泵浦功率为1.3 W时,调Q光纤激光器的最大平均输出功率为91 mW,脉冲重复频率为80 kHz,脉冲宽度为490 ns,对应的最大单脉冲能量约为1.14 J。