基于色散不对称光纤环形镜的锁模光纤激光器

在理论上数值计算了各种常量对色散不对称非线性光纤环形镜透射特性的影响。并分析了它作为被动锁模器件用于光纤激光器压窄脉冲的物理机制。利用8字形主被动混合锁模的结构在调制频率为9．998748700 GHz，波长为1566．65nm处获得了11ps的稳定锁模脉冲输出．对应谱宽0．297nm．同时在重复频率为9．995792825 GHz和9．996778256 GHz时分别得到了振幅均匀的二阶和三阶谐波锁模输出。证明色散不对称非线性光纤环形镜可以有效消减脉冲的尾翼和噪声．得到脉幅稳定的脉冲序列。     

LD调制有理数谐波锁模光纤激光器

本文将F-PLD与环形光纤激光器结合起来,以LD作为调制器,得到高稳定单波长超短光脉冲序列.与工作在增益开关状态的LD相比,平均输出功率提高到2mW,脉冲宽度压窄到47ps.并利用有理数谐波锁模技术,得到重复频率5GHz(5阶有理数谐波锁模)的锁模脉冲,脉冲宽度略有展宽为49ps.     

1GHz,48.8fs高重复频率掺镱光纤飞秒激光器研究

GHz基本重复频率光纤超短脉冲激光器由于具有宽光谱,窄脉宽等优势,在高速光刻,高端制造,天文探测,太赫兹检测,精密仪器等领域应用广泛。然而在实现1GHz以上基本重复频率锁模的前提下,如何输出脉冲宽度在50fs以下的超短脉冲是当前科学研究的难点。文章以实现更宽光谱,更窄脉宽的GHz重复频率光纤超短脉冲激光器为目标,通过非线性偏振旋转锁模(NPR)技术,利用波分复用光纤准直器(WDM-Collimator)缩短激光谐振腔长度,最终实现了48.8fs脉冲宽度的1GHz基本重复频率光纤激光器。该脉冲宽度是当前国际上1μm波段GHz基本重复频率光纤激光器的最窄直接输出脉冲宽度。最后对激光器集成形成样机,并有效降低制造成本,提升了系统稳定性。该激光样机可满足天文光梳、卫星导航等领域空间尺寸的需求,有望推动高重复频率光纤超短脉冲激光器工业化、商业化发展。     

能同时产生不同频率脉冲信号的双波长主动锁模光纤激光器

用两只光纤光栅（FBG）作波长选择器件，实现了一种能同时输出两个不同重复频率的光脉冲序列的双波长主动锁模环形腔光纤激光器。通过调速外加调制信号的频率，使其中一个波长工作在谐波锁模状态，另一个波长工作在有理数谐波锁模状态，实验在2GHz和2.5GHz的调制频率下都成功地获得了双波长且重复频率不同的光脉冲序列，脉冲宽度分别约为60ps和45ps。     

高重复频率锁模光纤激光器及其超连续谱产生

设计并实验研究了一种结构简单的主动调制锁模高重复频率窄脉宽光纤激光器。采用窄线宽连续激光调制4 GHz高重频后,通过拉曼增益孤子压缩效应将脉宽由27 ps压窄至2.6 ps。该高重频锁模激光泵浦一段300 m长高非线性光纤,同时脉冲被展宽至7.4 ps。产生的超连续谱平坦度20 dB宽带可达250 nm,功率波动为±0.2 dB。     

重复频率可调谐的超低抖动光窄脉冲源的研究

提出了一种新型的基于光电振荡器的重复频率可调谐的超低抖动光窄脉冲源. 光电振荡器系统可以产生超低相位噪声的微波信号; 被该信号调制的直调光经过两次相位调制之后, 使光脉冲的啁啾增强; 再通过一段色散补偿光纤, 光脉冲被进一步压窄. 实验中使用YIG可调滤波器, 可以得到8–12 GHz内步进为200 MHz的可调谐微波信号, 因此光脉冲的重复频率具有可调谐性. 当微波信号即脉冲重复频率为9.6 GHz时, 测得脉冲宽度为3.7 ps, 相位噪声为-130.1 dBc/Hz@10 kHz. 由此得出光脉冲的瞬时抖动为60.1 fs (100 Hz–1 MHz), 因此该方案产生的光窄脉冲源具有超低的抖动.     

基于光学-微波同步的低噪声微波产生方法

低噪声微波在冷原子光钟、光子雷达、大科学装置远程同步等领域具有重要的应用价值.本文介绍了一种基于光学-微波相位探测技术的低噪声微波产生方案,利用光纤环路光学-微波鉴相器,将超稳激光的频率稳定度相干传递至介质振荡器.实验采用梳齿相位参考至超稳激光的窄线宽掺铒光纤飞秒光学频率梳,结合光纤环路光学-微波鉴相器和精密锁相装置,将7 GHz介质振荡器同步至光频梳重复频率的高次谐波,同步后的光脉冲序列与微波信号的剩余相位噪声为–100 d Bc/Hz@1 Hz,定时抖动为8.6 fs [1 Hz—1.5 MHz];通过搭建两套低噪声微波产生系统,测得7 GHz微波的剩余相位噪声为–90 d Bc/Hz@1 Hz,对应的频率稳定度为4.8×10^–15@1 s.该研究结果对基于光学相干分频的低噪声微波产生提供了一种新思路.     

高能所光阴极驱动激光系统研制

能量回收型直线加速器(ERL)可能提供低发射度、高平均流强的连续电子束团,其电子枪的光阴极需要高重复频率、高平均功率的驱动激光系统。采用先进的光纤激光技术,特别是在激光系统中采用了掺镱光子晶体增益光纤,能实现高重复频率高平均功率激光输出。利用啁啾脉冲放大(CPA)技术,通过优化设计,将重复频率100 MHz和1.3 GHz的两套激光振荡源集成到同一个激光系统,整个激光系统的结构简化,使用方便。两种重复频率激光倍频效率分别达到50%和30%,绿光能达到5 W以上,满足光阴极实验平台的使用要求。     

20GHz注入锁模光纤激光器实验

稳定、波长可调谐的窄脉冲光源是未来光时分复用/波分复用光纤通信系统的重要组成部分。报道了一个20GHz的注入锁模光纤激光器的实验。利用一个10GHz的导体体激光器作为光源，最终得到了波长可调谐的重复频率为20GHz、脉冲宽度为12.4ps的光脉冲，波长的调谐范围为16nm。     

用于光阴极的光纤激光研制实验

为获得高亮度低发射度的电子束,研制高重复频率高平均功率的光阴极驱动激光系统非常关键。利用光纤激光技术,设计了100 MHz和1.3GHz的激光系统。激光系统为全光纤结构,采用了掺镱光子晶体光纤作为放大器增益介质。在初步验证实验中,红外激光输出27 W,倍频后绿光达到6 W。     

单到单和单到双信道皮秒脉冲全光波长转换的实验研究

基于周期极化反转铌酸锂（PPLN）光波导级联倍频和差频（SHG+DFG）的二阶非线性效应,提出并实验研究了皮秒脉冲的可调谐波长转换以及单信道到双信道的波长转换.信号光采用重复频率为40 GHz,脉宽为1.57 ps的脉冲信号.连续抽运光由光纤环形腔激光器（FRL）提供.不同于传统的SHG+DFG型波长转换,信号光固定在PPLN光波导倍频过程的准相位匹配（QPM）波长处,通过调节抽运光的波长实现了转换空闲光的可调谐输出.当使用两个抽运光时实验观察到了单信道到双信道的波长转换.     

高功率高重复频率多波长飞秒激光系统的研究

以大模场面积光子晶体光纤飞秒激光系统为基频光源,利用非线性频率上转换的方法,获得了高功率高重复频率多波长的飞秒激光脉冲.理论分析并实验验证了聚焦透镜的焦距对倍频光横向模场分布的影响,透镜焦距越长,模场质量越好.在基频光平均功率为218 W,脉冲宽度为110 fs,重复频率为50 MHz的条件下,经过二倍频、三倍频和四倍频获得波长分别为520,347和261 nm的飞秒激光,其平均功率分别达105,47和214 W.二倍频和三倍频的转换效率分别为482%和216%,二倍频到四倍频的转换效率为20 关键词： 超快光学 紫外飞秒激光 频率上转换 光子晶体光纤激光器     

基于光纤中四波混频效应的全光串-并转换研究

 为了实现高速信号的降速处理,设计并通过实验演示了一种高速全光串-并转换系统。在方案中,利用时钟脉冲自身的频谱宽度和光纤中四波混频的高速响应特性,可以从一个光分频时钟脉冲出发,利用光纤中群速度色散（GVD）致脉冲展宽效应,把一个重复频率为10 GHz的时钟窄脉冲在时域上展宽,并通过光纤中的四波混频过程,将一路40 Gb/s 的归零（RZ）码信号转换成为4路10 Gb/s信号,完成串-并转换功能。该方案响应速率高,对波长和码率透明,并具有很大的转换路数可拓展性。     

一种倍频光电振荡器的实现方法

提出了一种利用电光调制器的非线性效应实现光电振荡器倍频输出的方法,通过在光电振荡环路中引入微波分频器,使得利用低频率的电光调制器有可能产生高频率的微波倍频信号输出,从而降低了振荡频率对调制器工作频率的要求。理论和实验研究表明,在微波信号输入功率较低时,调制器将引入较大的附加噪声,会严重恶化光电振荡器输出的倍频微波信号的相位噪声。通过在振荡反馈环路中增加一个微波放大器,减小附加噪声,能够极大地改善倍频信号的相位噪声。当环路光纤为1km时,产生的9GHz倍频信号相位噪声在10kHz频率偏移时达到-104dBc/Hz,比典型光电振荡环路恶化了6dB,同时,保持了较高的输出功率。实验结果与理论分析基本一致,证明了该倍频输出光电振荡器的可行性。     

重复频率1.2 GHz皮秒脉冲全光纤掺镱激光器

研究实现了基于半导体可饱和吸收体被动锁模的高重频全光纤掺镱皮秒脉冲激光器.种子源采取环形腔结构,当抽运功率为112mW时,获得了稳定的锁模脉冲激光,其中心波长为1 064.1nm,3dB谱宽为3.6nm,脉冲宽度为4.2ps,重复频率为19.2MHz.受限于谐振腔长度,光纤激光器重复频率很难得到进一步提高.因此设计并搭建了一种基于分束器和延时光纤的全新低损耗高重频脉冲调制器,将种子激光重复频率提高到1.2GHz.该设计有效降低了脉冲在耦合过程中的能量损耗,为提高全光纤超短脉冲激光器重复频率提供了新途径.     

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。     

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.     

有理数谐波主被动锁模掺铒光纤激光器

在理论上详细分析了利用非线性光学环形镜（NOLM）来减小输出脉冲幅度波动,消除噪声并对脉冲进行压缩整形的物理机制。在主动锁模掺铒光纤环形激光器中（AHML－EDFL）接入一个非线性光学环形镜,形成结构新颖的主被动锁模掺铒光纤激光器（APHML－EDFL）,利用非线性光学环形镜所具有的饱和吸收体功能,成功地制抑了4阶有理数谐波锁模（RHML）中较大的幅度噪声,在1GHz量级的调制频率下,由主被动锁模掺铒光纤激光器获产生重复频率为5．1GHz,幅度相当稳定的4阶有理数谐波锁模脉冲序列。     

基于绝热孤子压缩效应的小基座孤子脉冲研究

高重复频率超短光脉冲产生技术是高速光时分复用(OTDM)系统的关键技术之一,而一般的超短脉冲源直接产生的脉冲往往不够窄,因此必须对光脉冲进行压缩后才能满足高速光通信系统的要求。采用360 m长的色散渐减光纤(DDF),成功将从再生锁模光纤激光器(RMLFL)输出的中心波长1546 nm、重复频率10 GHz、脉宽分别为5.40 ps和4.60 ps的光脉冲,绝热压缩为脉宽为1.93 ps和1.71 ps的小基座孤子脉冲,压缩因子分别为2.80和2.69。利用这种绝热孤子压缩方法得到的光脉冲质量较好,可以用于160 Gb/s的光时分复用系统。     

主动锁模掺铒光纤环形激光器有理数谐波调制技术

成功地利用有理数谐波锁模技术在主动谐波锁模掺铒光纤环形激光器中获取数倍于调制频率f_m的高重复率脉冲序列,所得最高锁模脉冲重复频率f_p＝4f_m≈6GHz．根据实验结果,本文指出有理数谐波锁模输出高阶光脉冲的物理机制、导致高阶输出脉冲脉宽展宽和幅度不稳定的原因以及消除幅度不稳定的具体办法．