Self-pulsing in a double-clad ytterbium fiber laser induced by high scattering loss

The characteristics of self-pulsing behavior in a double-clad ytterbium-doped fiber laser are presented. The self-pulsing generates a supercontinuum spectrum that mostly propagates through the multimode structure of the fiber. In fact, 90% of the total power, including the fundamental laser wavelength and the generated supercontinuum spectrum, propagates trough the first cladding. The experimental evidence indicates that the main mechanism for the self-pulsing is the high scattering loss in the double-clad fiber.     

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.     

低脉冲能量红外泵浦的宽带超连续光谱产生

以重复频率为250 MH2、脉冲宽度为140 fs的锁模掺镱光纤激光器作为泵浦源,用拉锥光子晶体光纤产生超连续光谱.优化光纤拉锥直径后,在泵浦光脉冲能量达到0.36 nJ时,产生的超连续光在—20 dB水平的光谱覆盖范围为470~1 620 nm;继续增加泵浦光脉冲能量,光谱范围在可见光区已无显著增大.超连续光谱产生的数值模拟结果与实验符合良好,且模拟中超连续光谱产生的部位为光纤靠近入射端的过渡段,与实验中观察到的现象吻合.以25 GHz高重复频率脉冲激光作为泵浦源,保持0.36 nJ脉冲能量,用优化后的光纤进行超连续光谱产生,得到光谱在—20 dB水平上覆盖可见光区的范围为450~700 nm,超过12 h的光谱演化测试表明了超连续光的长期稳定性.     

纳米光纤中超连续谱的研究

利用分步傅里叶变换法对飞秒激光脉冲在纳米光纤中产生超连续谱的过程进行了数值模拟,分析了纳米光纤直径、输入脉冲的峰值功率以及脉冲宽度等对纳米光纤中超连续谱产生的影响。通过模拟分析发现：输入脉冲脉宽越窄,光谱展宽越为明显;输入脉冲峰值功率越高,超连续谱(SC)过程越明显;当输入脉冲一定时,纳米光纤的直径与超连续谱的产生有着至关重要的作用：超连续谱的产生与光纤半径并不成线性关系,当输入脉冲的中心波长与纳米光纤的直径相匹配时,超连续谱产生最为明显。以上结论对进一步研究和利用纳米光纤中的超连续谱有着非常重要的意义。     

Supercontinuum generation in the irregular point of hollow-core photonic crystal fiber

Broadband supercontinuums (SC) are generated by soliton self-frequency shift (SSFS) of hollow-core photonic crystal fiber (HC-PCF) in our laboratory. With the pump works at 810 nm when the pump power increase from 400 to 600 mW, the Raman Soliton shifts from 2089 to 2215 nm, the bandwidth of SC increases from 2213 to 2320 nm. The ultra-violet part of SC is below 180 nm, and the mid-infrared part of SC exceeds 2500 nm. Moreover, the influence of pump power on SC is also analyzed.     

Optimization of microstructured fibers with germanium-doped core for broad normal dispersion range

We have numerically studied different designs of technologically feasible microstructured fibers with a germanium-doped core in order to obtain normal dispersion reaching possibly far in the mid infrared. Hexagonal, Kagome and the combination of both geometries were numerically examined with respect to different constructional parameters like pitch distance, filling factor of air holes, number of layers surrounding the core, and level of germanium doping in the core. Our analysis showed that the broadest range of normal dispersion reaching 2.81?μm, while keeping an effective mode area smaller than 30?μm², was achieved for a hexagonal lattice and a 40?mol% GeO₂ doped core. The proposed fibers designs can be used in generation of a normal dispersion supercontinuum reaching the mid-IR region.     

基于超连续光谱特级初榨橄榄油的快速检测方法

特级初榨橄榄油作为一种冷榨植物油含有较为丰富的不饱和脂肪酸和多酚类化合物,其营养价值较高。目前,橄榄油的掺假问题是业界最严重的问题之一,中国对橄榄油的消费量与日俱增,国内橄榄油市场较为混乱,掺假造假现象层出不穷,从橄榄油的国外进口到国内二次包装都有可能存在人为干扰和品质造假,如果不加以有效监督和制止,对国民的健康和财产将造成严重损失。如果通过传统的化学分析方法获取所有成分信息势必会增加检测周期,不利于商品的快速流通,对生产厂商和消费者来说都是一种损失。为应对复杂多变的橄榄油掺伪技术及国内具备橄榄油检测资质机构不足的问题,提出一种基于超连续光谱特级初榨橄榄油的快速检测方法,为实现快速鉴别提供了可能性,研究选用特级初榨橄榄油、菜籽油、茶油、芝麻油、稻米油、葵花油、玉米油以及大豆油作为研究对象,分别采集每种植物油的超连续光谱并对初步光谱数据进行光谱预处理,最后计算了不同样本间超连续光谱的皮尔逊相关系数并以此作为特级初榨橄榄油判别的主要依据。实验结果显示不同样本特级初榨橄榄油间的超连续光谱的皮尔逊相关系数在0.901 1以上,而特级初榨橄榄油与其他种类植物油的超连续光谱的皮尔逊相关系数在0.172 2~0.899 0之间。研究表明以皮尔逊相关系数0.901 1作为判别特级初榨橄榄油与其他植物油的检测阈值,可实现快速实时的精准检测识别。该技术与分光光度计的吸收透射光谱相比,最大的优势在于采集周期短和光谱指纹特征丰富,周期短表现为光谱曝光采集时间仅为100 ms,光谱指纹特征丰富表现为除包含吸收光谱外还表现出各种荧光活性物质所特有的荧光光谱。除此之外,可将超连续谱光源应用推广到食品安全检测技术领域。该技术装置简单且易于推广对国内橄榄油的检测和市场规范具有一定的研究意义。     

飞秒脉冲作用下光子晶体光纤超连续谱的产生

采用钛宝石超快fs激光器泵浦2m长光子晶体光纤产生超连续谱,重点研究了不同输入功率下350～959nm波长范围内光谱的演变过程,实验中产生的超连续光谱宽度超过550nm分析表明,内脉冲喇曼散射和孤子自频移在开始阶段对光谱长波方向上的展宽起主要作用,这些新的频率成分与随后光谱向短波方向的拓展有密切关系.     

Investigation of all-optical analog-to-digital quantization using a chalcogenide waveguide: A step towards on-chip analog-to-digital conversion

We have investigated all-optical analog-to-digital quantization by broadening the pulse spectrum in a chalcogenide (As₂S₃) waveguide and subsequently slicing the measured spectrum using an array of filters. Pulse spectral broadening was measured for 8 different power levels in a 6 cm long As₂S₃ waveguide and used to analyze an 8-level all-optical quantization scheme employing filters with full-width at half-maximum (FWHM) bandwidth of 2 nm. A supercontinuum spectrum with −15 dB spectral width up to 324 nm was observed experimentally at large powers. This large spectral broadening, combined with filtering using a 128 channel arrayed waveguide grating (AWG) with 2 nm filter spacing, has the potential for all-optical quantization with 7-bit resolution. In order to encode the quantized signal we propose an encoder scheme which can be implemented using optical Exclusive-OR gates. Demonstrating all-optical quantization using a planar waveguide is an important step towards realizing all-optical A/D conversion on a chip.     

超连续光谱细胞无损伤非侵入式检测技术的研究

中国在庞大的人口基数下拥有丰富的遗传资源,这些资源可能被国外非法掠夺以获取利益,非法掠夺的过程揭示可能存在一些安全隐患,例如传染疾病的扩散等。如何加强对中国公民遗传资源的保护,促进国际间正常合法的信息共享和科研合作已成为生物安全的新问题。为加强人体细胞及其制品等特殊生物物品出入境管理,防止遗传资源流失和有害物品传入,促进各个国家间医学科学研究及国际交流与合作,提出一种非侵入、快速安全的细胞光谱鉴别技术。简述了细胞超连续光谱的物理化学机制,讨论了细胞浓度对超连续光谱的影响,实现了无损伤、非侵入式探测提取生物细胞超连续特征光谱。实验发现细胞超连续特征光谱主要集中在500~700 nm的可见区域。实验中的细胞样本均为单独培养,因此各个样本间互不影响,不存在平行样本的问题;实验对象为293T细胞、HCC827细胞以及HT29细胞,3类细胞的培养基均为PBS溶液,每类细胞拥有3种浓度（5×105,5×106和5×107 cells·mL-1）且每种浓度下独立培养3个样本,一共获取27个独立细胞样本。实验测试了24个细胞样本的超连续光谱并以此建立预测模型,另有3个样本作为未知样本进行模型预判。使用主成分分析法对测试样本的原始数据进行降维和聚类,并对降维后的数据通过支持向量机回归法进行分类;训练集的均方根误差RMSE=0.097 2,R2=0.995 1,验证集的均方根误差为RMSE=0.097 2,R2=0.931 4。研究发现细胞浓度影响超连续特征光谱的提取,在建立模型时,考虑到该技术应用的普适性以及实验样本浓度参数有限,未考虑细胞浓度对预判模型识别率的影响。后期若以某一浓度阈值作为细胞检测的浓度起点,该模型的识别率将会更准确、科学。在可控的实验条件下,超连续光谱可以应用于生物细胞无损伤、非侵入式的鉴别。