光纤激光器直接输出的高功率贝塞尔超短脉冲

构建了一种能够直接输出高功率贝塞尔超短脉冲的光纤激光放大器. 该方案基于在光纤端面特殊设计和制备的微型负轴锥镜, 针对常规超短脉冲光纤激光放大系统所设计, 不需要引入其他分立整形器件, 避免了目前基于轴锥透镜产生贝塞尔光束的通用方法所带来的额外烦琐准直工作, 极大简化了产生贝塞尔光束的方法. 其中的微型负轴锥镜由聚焦粒子束刻蚀法在一段掺镱大模场光子晶体光纤的端面制备, 它和光纤激光系统中的固有准直透镜构成了集成化的光束整形器件. 基于数值模拟结果成功搭建的系统与理论设计一致, 直接输出了在米量级具有高度准直无衍射特性的啁啾皮秒贝塞尔超短脉冲波包, 平均功率高达10.1 W, 对应脉冲能量178 nJ, 经过光栅对压缩后脉冲宽度可达140 fs. 关键词： 衍射 超短脉冲产生 光纤器件 光纤激光器     

利用非线性脉冲预整形实现脉冲快速自相似放大

报道了一种通过预先对信号光脉冲非线性整形, 进而在光纤放大器中实现自相似演化的方法. 利用透射光栅对和普通单模光纤组成被动脉冲整形装置, 预先优化脉冲的时域宽度和光谱质量, 使脉冲在光纤放大器中快速演化到自相似子. 研究中首先通过数值模拟对比, 说明了非线性整形对脉冲实现快速自相似放大的关键作用, 提高了放大器输出脉冲质量, 减小了去啁啾脉冲宽度. 实验中, 通过优化非线性整形输出, 在2.2 m 长的掺Yb³⁺光纤中, 在一定抽运功率范围内均实现了脉冲自相似放大, 去啁啾后得到脉冲宽度60 fs 的变换极限脉冲输出. 这种非线性脉冲预整形方法有效减小了 自相似演化所需光纤长度, 同时降低了自相似放大对种子源质量的要求, 首次将全正色散光纤锁模激光器成功用于自相似放大, 促进了当前自相似放大系统的全光纤化. 关键词： 非线性整形 光纤放大器 自相似放大 飞秒激光     

多波长飞秒激光激发下GaAs纳米线SHG特性研究

本文基于有限元法研究了直立生长于GaAs衬底的GaAs纳米线的光场响应和光场增强性质. 实验使用多个波长的飞秒激光脉冲激发GaAs纳米线, 测得了较高效率的二次谐波信号, 并首次使用宽带超连续飞秒脉冲 (1000–1300 nm) 在纳米线上获取了宽带、无杂散荧光噪声的二次谐波信号. 这种高效的二次谐波产生过程主要归因于纳米结构引起的局域场增强效应. 本文阐明了GaAs纳米线的二次谐波倍频特性, 这些结果对于其在纳米光学中的光器件、 光集成等领域的进一步研究和实际应用具有很好的参考价值. 关键词： GaAs纳米线 二次谐波 飞秒激光     

基于飞秒激光平衡光学互相关的任意长绝对距离测量

大尺度、高精度的绝对距离测量在卫星编队飞行、自由空间通信、大尺寸工件检测等前沿应用中具有举足轻重的作用．本文利用飞秒激光脉冲的飞行时间方法对一段52m的大气传输路径进行了绝对距离测量．通过平衡光学互相关技术探测目标反射脉冲与参考脉冲之间的时间误差,并利用得到的平衡互相关电压信号反馈控制谐振腔长,将脉冲间隔的整数倍精确锁定至往返距离,最后由飞秒激光的重复频率确定目标反射脉冲的飞行时间．这一测量方案有效地避免了直接光电探测造成的飞行时间分辨率的损失．实验中,采用工作在1．04μm波段的高重复频率掺Yb锁模光纤激光器作为飞秒激光源,在1S的平均时间下获得了12nm的测量精度．     

Anti-Stokes Frequency Shift and Evolution in Polarization-Maintaining Photonic Crystal Fiber with Two-Zero Dispersion Wavelengths

Using the tunable pump pulses with about lOO fs pulse duration and 1064 nm central wavelength; the polarization-, wavelength- and power-dependent anti-Stokes lines are generated and modulated simultaneously in a polarization-maintaining photonie crystal fiber （PM-PCF） with two zero-dispersion wavelengths. By accurately controlling the polarization directions, the wavelength and the power of the pump pulse in the fiber anomalous region close to the second zero-dispersion wavelength of the PM-PCF, the output anti-Stokes pulse spectra can be tuned between 563 nm and 603 nm, which is in good agreement with the theoretical simulation. The color conversion of the mode image from yellow to orange is also observed with the different polarization pump pulses. These results can be attributed to the combined interaction between the fiber birefringence （including linear- and nonlinear- birefringence） and dispersion, and are attributed to phase-matching parametric four-wave mixing.     

光子晶体光纤纤芯整形获得中空模式输出

实验研究了高非线性光子晶体光纤中模式控制的非线性过程,利用激发出高阶模式获得上转换到可见光波段的色散波.通过控制输入飞秒激光的偏振方向,获得了两组相互正交的高阶模式的非线性输出.进一步在光子晶体光纤空气孔包层中注入蜡修整纤芯结构,使得正交模式的有效模折射率差降低,从而形成简并的模式,并通过叠加简并模式获得了中空模场的输出. 关键词： 光子晶体光纤 飞秒激光 频率变换 中空模式     

滤波位置相关的全正色散掺Yb3+锁模光纤激光器的实验研究

采用非线性偏振旋转锁模,构建了一种全正色散掺Yb³⁺光纤环形激光器.在该激光腔内采用了10 nm带宽的光纤滤波器提供附加的自振幅调制.通过改变滤波器在腔内的位置,实验证明了滤波器位置对高啁啾脉冲的整形过程起到重要的作用.在320 mW的抽运功率下,最终获得平均功率为922 mW,脉冲重复频率为266 MHz,脉冲宽度为62 ps的稳定脉冲输出,单脉冲能量达35 nJ的优化结果.通过数值模拟与实验结果的验证表明,两者相符很好. 关键词： 锁模光纤激光器 全正色散 滤波效应 高啁啾脉冲     

飞秒激光在光敏玻璃上制作微凹面

利用聚焦的飞秒激光（中心波长775 nm、脉宽150 fs）照射FOTURAN光敏玻璃,经热处理及浓度为8％的氢氟酸溶液室温腐蚀50 min后,在FOTURAN玻璃表面制作了微凹面.利用原子力显微镜和扫描电子显微镜分析了微凹面的形貌,发现它具有光滑璧面和清晰边缘,直径约为几十微米.通过分别改变入射激光的单脉冲能量(970~3 250 nJ)和脉冲数目(10~3 000个),研究了它们对微凹面制作结果的影响,发现了微凹面的直径随激光入射参量的饱和效应,并解释了其原因;指出了飞秒激光在FOTURAN上制作微结构的应用.     

空芯光子晶体光纤光子带隙的测量与数值模拟

用全矢量平面波法计算三角结构光子晶体光纤的带隙. 用透射法测量了自制的空芯光子晶体光纤的透射谱,得到了它在可见光波段透射强度与波长的关系,并在随后的实验中观测到了传光的模场图.通过理论模拟了实验所用的空芯光子晶体光纤的带隙图,与实验结果具有较好的一致性. 关键词： 空芯光子晶体光纤 光子带隙 全矢量平面波法 透射     

飞秒激光在光敏玻璃内制作微孔

用20倍显微物镜将波长为775 nm的飞秒激光聚焦在光敏玻璃（FOTURAN）内部,通过纵向写制模式由表面以下500 μm曝光至表面,并结合热处理和在浓度8%的氢氟酸超声溶液中腐蚀50 min,在FOTURAN内部制作了直径为几十μm的微孔.利用光学和扫描电子显微镜分析发现微孔具有圆形横截面和清晰边缘,目前得到的深宽比大约为7.通过在宽范围内改变入射激光能流（2.3~36.2 J/cm2）和写制速度（100~1 000 μm/s）,研究了这两项飞秒激光入射参量对制作微孔的影响.发现写制速度对制作微孔直径影响较小,而利用相对低的入射激光能流曝光可得到较大深宽比的微孔,并且在此情形下制作微孔的横截面更圆,璧面光滑度更高,并分析了原因.