两种国产新型掺Yb氟化物激光晶体的光谱特性研究

掺Yb氟化物激光材料是继掺Yb氧化物激光材料之后的另一类重要的掺Yb激光材料,已经成为可调谐激光和超快激光领域中研究的热点之一。针对两种国产新型掺Yb的氟化物激光材料：混晶材料Yb∶CaF₂-SrF₂和共掺离子型的单晶材料Yb, Y∶CaF₂,进行了详细的光谱特性比对实验研究。通过荧光比对实验,发现这两类激光材料的荧光光谱完全不同,并分析了不同荧光产生的物理机制。通过吸收率比对实验,讨论了两类材料中的激活离子Yb或共掺离子Y的掺杂浓度对晶体吸收特性的影响,得到了最佳掺Yb离子或共掺Y离子的浓度。利用激光二极管作为泵浦源,实现了这两类新型材料在折叠腔型下的连续激光输出运转,其中对于共掺离子型Yb, Y∶CaF₂晶体是首次实现连续激光运转。通过激光对比实验,获得了两类激光材料(四种样品)的激光输入—输出关系曲线,测量了各自的斜效率和激光光谱特征。通过系统地比较两类激光晶体的吸收率、荧光光谱特性、激光光谱特性以及连续激光运转的阈值功率和斜效率等参数得出以下结论：在四种实验样品中,共掺离子型单晶材料中的3at%Yb, 6at% Y∶CaF₂晶体具有最好的光谱和激光特性,具有良好的应用前景。这些实验结果为进一步提升此类激光材料的性能提供了有益的参考。     

基于增益光纤长度优化的双波长运转掺铒光纤锁模激光器

构建了可自启动的双波长运转掺铒光纤锁模激光器.通过优化增益光纤长度,利用掺铒光纤在1530nm附近的再吸收效应调节激光器的增益谱,使激光器在1530nm和1560nm附近具有相同的增益强度.实验中采用31cm掺铒光纤作为增益光纤,以透射式半导体可饱和吸收体作为锁模器件,实现了自启动双波长锁模运转.激光器锁模输出重复频率为58.01MHz,信噪比为58.2dB,最高输出功率为4.8mW.锁模输出的光谱在1532.4nm和1552.3nm处具有两个强度接近的谱峰,谱峰间距约为20nm.该激光器无需手动调节即可实现双波长运转,更便于实际使用.     

GaP波导型发射器产生频率可调谐太赫兹脉冲

报道了利用脉宽可调的光子晶体光纤飞秒激光放大器抽运矩形波导结构的GaP晶体太赫兹(THz) 发射器产生频率可调谐的超快THz脉冲.非线性晶体中光整流过程产生的THz辐射频率随抽运光脉冲宽度而 变化. GaP波导THz发射器可通过波导的几何尺寸来控制色散,以达到增加有效作用长度和提高输出功率的目的. 不同横截面尺寸的波导型发射器的THz辐射峰值频率随相位匹配条件的改变而改变,加以脉宽调节技术, 可以在大频谱范围获得频谱精细可调的THz脉冲.实验中在1 mm×0.7 mm的波导型THz发射器中获得了 频率可调谐的THz脉冲.提出实现THz辐射频率大范围调谐的GaP波导型阵列发射器的实施方案.     

两种国产新型掺Yb氟化物激光晶体的光谱特性研究SCIEI北大核心CSCD

掺Yb氟化物激光材料是继掺Yb氧化物激光材料之后的另一类重要的掺Yb激光材料,已经成为可调谐激光和超快激光领域中研究的热点之一。针对两种国产新型掺Yb的氟化物激光材料:混晶材料Yb∶CaF2-SrF2和共掺离子型的单晶材料Yb,Y∶CaF2,进行了详细的光谱特性比对实验研究。通过荧光比对实验,发现这两类激光材料的荧光光谱完全不同,并分析了不同荧光产生的物理机制。通过吸收率比对实验,讨论了两类材料中的激活离子Yb或共掺离子Y的掺杂浓度对晶体吸收特性的影响,得到了最佳掺Yb离子或共掺Y离子的浓度。利用激光二极管作为泵浦源,实现了这两类新型材料在折叠腔型下的连续激光输出运转,其中对于共掺离子型Yb,Y∶CaF2晶体是首次实现连续激光运转。通过激光对比实验,获得了两类激光材料(四种样品)的激光输入—输出关系曲线,测量了各自的斜效率和激光光谱特征。通过系统地比较两类激光晶体的吸收率、荧光光谱特性、激光光谱特性以及连续激光运转的阈值功率和斜效率等参数得出以下结论:在四种实验样品中,共掺离子型单晶材料中的3at%Yb,6at%Y∶CaF2晶体具有最好的光谱和激光特性,具有良好的应用前景。这些实验结果为进一步提升此类激光材料的性能提供了有益的参考。     

基于10 m光子晶体光纤的放大自相似锁模振荡器研究

基于单根10 m大模场面积保偏光子晶体光纤, 搭建了带有色散图的放大自相似振荡器; 通过仔细调节腔内色散量的大小以及位于色散补偿端的端镜前的狭缝位置和大小, 实现了稳定的锁模运转, 获得了抛物线形脉冲输出. 输出脉冲的重复频率为8.6 MHz, 脉冲宽度为6.2 ps, 光谱宽度为3.84 nm, 平均功率820 mW, 对应单脉冲能量95 nJ. 这是第一次在自相似振荡器中直接获得重复频率在10 MHz 以下的脉冲输出, 95 nJ也是目前自相似振荡器直接输出的最高脉冲能量. 通过数值模拟证实了在第一个光栅的零级反射处和狭缝滤波后可以分别实现抛物线型脉冲和高斯脉冲的两种锁模脉冲输出.     

光子晶体光纤飞秒激光非线性放大系统的耦合动力学过程研究

构建了掺镱大模场面积单偏振光子晶体光纤飞秒激光非线性放大系统. 讨论了腔内净色散量和抽运功率对振荡级输出参数的影响和振荡级参数对放大级输出参数的影响. 在本实验条件下, 当腔内净色散量取较大负色散时, 振荡级直接输出的脉冲更宽, 且携带更少的啁啾. 当振荡级抽运4.53 W时, 选择最接近变换极限的脉冲作为种子脉冲, 放大级在60 W抽运时输出压缩后无基底的短脉冲, 宽度为45.7 fs, 平均功率28 W. 振荡级抽运功率增加到5.08 W, 放大级抽运70 W时, 获得最高输出功率34.5 W, 对应脉宽53.5 fs.     

滤波对8字腔掺铒光纤激光器锁模运转的影响

构建了基于损耗非对称非线性光学环镜的8字腔掺铒光纤锁模激光器,并讨论了腔内滤波带宽对腔内脉冲演化和激光器输出特性的影响.在非线性光学环镜中引入双向输出耦合器,耦合器和传输光纤位置的不对称产生非互易性,实现锁模运转.利用自制的可调谐滤波器实验研究了滤波带宽对激光器的影响.当滤波带宽为2.1 nm时,腔内脉冲的演化过程受滤波和孤子效应的共同作用,激光器顺时针和逆时针输出脉冲半高全宽分别为583.7fs和2.94 ps.随着滤波带宽增大,滤波的作用逐渐减弱,激光器两路输出脉冲参数逐渐接近,并接近傅里叶变换极限脉冲.当滤波带宽较大时,腔内脉冲的演化过程受增益谱和孤子效应的共同作用,激光器顺时针和逆时针输出脉冲均为变换极限脉冲,半高全宽约为440 fs.通过调节滤波器中心波长实现了对激光器输出脉冲光谱的连续调谐,调节范围大于30 nm.     

Self-starting simple structured dual-wavelength mode-locked erbium-doped fiber laser using a transmission-type semiconductor saturable absorber

A self-starting simple structured dual-wavelength passively mode-locked(ML) erbium-doped fiber(EDF) laser is proposed in this Letter. An all-fiber ring cavity is adopted and a transmission-type semiconductor saturable absorber is used as modelocker. In this laser, there are two gain humps located at the 1530 nm region and the 1550 nm region, respectively. Along with the length of EDF increasing, the intensity of the hump at 1530 nm region is gradually suppressed because of the re-absorption of emission by the ground state. With the proper length of EDF, the gain intensities of two regions are very close. When the pump power is above the ML threshold, the self-starting dual-wavelength ML operation is achieved easily without manual adjustment. The two spectral peaks with close intensities are located at 1532 and 1552 nm, respectively. The effect of intracavity dispersion on the output spectrum is also experimentally demonstrated.     

Suppression of multi-pulse formation in all-polarization-maintaining figure-9 erbium-doped fiber mode-locked laser

We report on a novel architecture to suppress the multi-pulse formation in an all-polarization-maintaining figure-9 erbium-doped fiber laser under high pump power. A 2×2 fiber coupler is introduced into the phase-biased nonlinear amplifying loop mirror to extract part of intracavity laser power as a laser output, and the dependence of output couple ratio of fiber coupler on the mode-locking state is experimentally investigated. The intracavity nonlinear effect is mitigated by lowering the intracavity laser power, which is conducive to avoiding the multi-pulse formation. In the meantime, the loss-imbalance induced by fiber coupler is helpful in improving the self-starting ability. With the proposed laser structure,the multiple pulse formation can be suppressed and high power single pulse train can be obtained. The laser emits three pulse trains which is convenient for some applications. Finally, the output power values of three ports are 5.3 m W, 51.3 m W,and 13.2 m W, respectively. The total single pulse output power is 69.8 m W, which is more than 10 times the result without OC2. The total slope efficiency is about 10.1%. The repetition rate of three pulse trains is 21.17 MHz, and the pulse widths are 2.8 ps, 2.63 ps, and 6.66 ps, respectively.