耗散孤子分裂过程的实时测量研究

色散傅里叶变换技术为研究被动锁模光纤激光器中孤子各种瞬时、复杂、非重复的非线性过程提供了一种强有力的实时测量手段。利用色散傅里叶变换技术研究了基于非线性偏振旋转技术的被动锁模光纤激光器中耗散孤子分裂的整个实时动态过程。研究发现,当泵浦功率为280 mW时耗散孤子发生分裂,耗散孤子分裂前首先由噪声背景脉冲产生单孤子脉冲。与泵浦功率为180 mW时的单孤子锁模状态不同的是,分裂前的单孤子的光谱上有新的光谱成分产生。这个新的频率成分会随着孤子脉冲在谐振腔中循环的圈数不断放大和展宽,并最终演化为一个新的耗散孤子脉冲。本研究对明确被动锁模光纤激光器中耗散孤子的产生和分裂机理有着重要的意义。     

基于非线性偏振旋转锁模的高功率光子晶体光纤飞秒激光振荡器

为了探索大模场面积光子晶体光纤锁模激光器在全正色散锁模域内的耗散孤子锁模机理, 以获得更大的单脉冲能量和更高的峰值功率, 本文搭建了以掺镱大模场面积光子晶体光纤作为增益介质的耗散孤子锁模激光器. 激光器使用环形腔结构, 利用非线性偏振旋转以及滤光片提供的耗散作用实现了稳定的锁模运转. 实验中, 从激光器振荡级直接获得了平均功率10 W, 重复频率49.09 MHz(对应202 nJ的单脉冲能量), 脉冲宽度为1.03 ps的稳定锁模脉冲输出, 经过腔外色散补偿得到的脉冲宽度为95.5 fs.     

大模场面积光子晶体光纤耗散孤子锁模激光器

研制了一种基于掺Yb3+的双包层大模场面积偏振光子晶体光纤的耗散孤子锁模激光器.利用数值模拟分析了光纤激光器中耗散孤子动力学过程,与全正色散锁模激光器相比,脉冲窄化机理更加丰富,半导体可饱和吸收镜(SESAM)的非线性吸收,啁啾脉冲的光谱滤波以及光纤的增益色散同时起作用,这些因素使耗散孤子锁模更加容易实现,并且稳定运行.其中,光谱滤波的耗散过程是稳定锁模机制的主导因素,滤波片能够在频域和时域同时窄化脉冲,并且去除脉冲啁啾,限制脉冲在腔内始终小于1ps.在实验上实现了无色散补偿腔中直接输出脉冲宽度777fs,最高平均功率达到1W,重复频率48·27MHz,对应单脉冲能量20nJ的飞秒激光.     

全正色散多波长被动锁模耗散孤子掺镱光纤激光器

报道了一种带有周期性双折射光纤滤波器的全正色散多波长被动锁模耗散孤子掺镱光纤激光器. 通过数值模拟发现加入滤波器后激光器能输出多波长耗散孤子脉冲, 调节滤波器带宽大小可以得到不同波长个数和波长间隔的多波长锁模耗散孤子脉冲. 在激光器产生的四波长和五波长耗散孤子脉冲中观察到了耗散孤子分子, 并且通过调节滤波器参数和饱和功率可以改变多波长脉冲中耗散孤子分子的个数和波长. 这是在被动锁模光纤激光器中首次实现包含有耗散孤子分子的多波长脉冲. 另外还在实验上实现了全正色散双波长被动锁模耗散孤子的产生. 关键词： 全正色散 耗散孤子 多波长脉冲 孤子分子     

基于增益诱导光纤激光器的实验研究及理论分析

利用非线性偏振旋转技术,实现了正色散掺铒光纤激光器的自启动锁模,产生了一种新型的增益诱导孤子脉冲输出.该类型脉冲的光谱近似为矩形,半高全宽光谱宽度可达19 nm以上,脉宽为皮秒量级.增益诱导孤子脉冲的形成是增益饱和、光谱滤波效应、腔内色散和各种非线性效应共同作用的结果.同时还分析了脉冲啁啾特性及峰值功率等参数.当抽运功率增加时,该激光器还可以实现双脉冲模式下运转. 关键词： 光纤激光器 增益诱导孤子 啁啾     

被动锁模光纤激光器多孤子脉冲形成机理

基于非线性耦合薛定谔方程,在非线性偏振技术锁模的掺铒环形光纤激光器中,理论研究多孤子脉冲的形成和演化规律。研究结果表明:随着小信号增益不断增加,光纤激光器的锁模透过率函数影响多脉冲输出,多脉冲产生受色散波和脉冲分裂形成的峰值功率的限制效应和孤子能量量子化的影响,这是增益竞争和非线性偏振旋转引起的损耗之间动态平衡的最终结果。     

被动锁模光纤激光器多孤子脉冲形成机理

基于非线性耦合薛定谔方程,在非线性偏振技术锁模的掺铒环形光纤激光器中,理论研究多孤子脉冲的形成和演化规律。研究结果表明：随着小信号增益不断增加,光纤激光器的锁模透过率函数影响多脉冲输出,多脉冲产生受色散波和脉冲分裂形成的峰值功率的限制效应和孤子能量量子化的影响,这是增益竞争和非线性偏振旋转引起的损耗之间动态平衡的最终结果。     

高能量掺Yb偏振型大模场面积光子晶体光纤孤子锁模飞秒激光器

实验研究了基于掺Yb偏振型大模场面积光子晶体光纤的孤子锁模激光器,获得了高脉冲能量的飞秒激光输出. 激光器基于线形腔结构,利用光栅对补偿腔内色散,并通过半导体可饱和吸收镜实现锁模的自启动. 实验中从振荡级直接获得了平均功率为700mW, 重复频率为47.3MHz(对应于14.8 nJ的单脉冲能量),脉冲宽度为518 fs的稳定锁模脉冲输出. 与普通孤子锁模飞秒光纤激光器相比,输出的单脉冲能量提高了两个数量级. 关键词： 光子晶体光纤 飞秒 光纤激光器 孤子锁模     

氧化石墨烯被动锁模掺镱光纤激光器多脉冲现象的实验研究

利用氧化石墨烯作为可饱和吸收体,在被动锁模全正常色散掺镱光纤激光器中研究了多脉冲的现象,在同一抽运功率不同偏振态下,实验获得了矩形脉冲谐波锁模、耗散孤子谐波锁模、准谐波锁模,脉冲峰值周期性调制,脉冲簇、脉冲束、混沌多重脉冲的多脉冲现象,插入激光腔内的2nm窄带滤波器具有限制增益带宽、对脉冲塑形、诱导多脉冲产生的作用,调节偏振控制器相当于改变腔内增益,是实现不同类型多脉冲现象的主要原因,本实验研究有利于加深对多脉冲动力学行为在正常色散区域氧化石墨烯锁模掺镱光纤激光器中的理解。     

宽光谱全正色散锁模掺镱光纤激光器

介绍了一种全正色散宽光谱被动锁模掺镱光纤激光器,利用非线性偏振旋转技术实现全正色散掺镱光纤激光器的被动锁模.当泵浦功率输出为500mW时,激光脉冲输出功率大于139mW,重复频率约为28.1MHz,脉冲宽度为3.8ps.为了进一步研究全正色散光纤激光器的宽光谱输出特性,在腔内熔接50m单模光纤,同时去除双折射滤波片,在泵浦功率为500mW时,观察到稳定锁模单脉冲耗散孤子,光谱范围为1 005~1 140nm,输出激光脉冲最大平均功率为90mW,重复频率为3.58MHz,脉冲宽度为519ps.     

正色散激光器中的增益导引孤子

采用非线性薛定谔方程模拟了全正色散介质激光器中实现脉冲锁模输出的动态过程,理论表明,不同于工作于净色散为负的孤子锁模激光器以及腔内具有色散延迟线净色散为正的色散管理孤子和自相似脉冲锁模激光器,在纯正色散介质构成的锁模激光器中,增益饱和和增益窄化对形成稳定的锁模脉冲起重要的作用,在两者的作用下脉冲形成增益导引孤子.采用不同的锁模方式在纯正色散光纤锁模激光器中得到了稳定的增益导引孤子锁模,实验结果与理论模拟一致. 关键词： 锁模 正色散 增益导引孤子     

基于高能量耗散型脉冲掺铒光纤激光器的实验研究

在正色散掺铒光纤激光器中,利用非线性偏振旋转技术实现自启动锁模,得到了具有极大光谱宽度的高能量、无波分裂耗散型脉冲.该耗散型脉冲的形成是腔内增益、损耗、非线性偏振旋转、正色散和其他非线性效应等共同作用的结果,其形成机理与传统的负色散激光器完全不同.当抽运功率为500mW时,该类型脉冲的光谱覆盖了1530—1660nm范围,半高全宽光谱宽度可达42nm以上.脉冲具有极大的正啁啾,其时间带宽积为483,而单脉冲总能量最大可达34.4nJ.     

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...     

正色散光纤激光器中矩形耗散孤子与高斯光谱脉冲的切换锁模

基于单壁碳纳米管与非线性偏振旋转技术在锁模光纤激光器中仿真和实验观测到矩形耗散孤子与高斯光谱脉冲的切换锁模.矩形耗散孤子的光谱与脉冲宽度分别为～6.33ps和～12.54nm,具有非常强的啁啾.适当地调节偏振控制器,可以获得具有高斯型光谱和脉冲的锁模状态,其光谱和脉冲宽度分别为～1.87ps和～2.2nm.高斯型光谱脉冲的时间带宽积为0.51,几乎没有啁啾.不同锁模状态间的切换归因于偏振控制器导致的腔内偏振的改变.     

基于混合锁模的耗散孤子掺铒光纤激光器

从一种简单、全光纤结构的混合被动锁模掺铒光纤激光器中,得到了高稳定性、宽光谱的耗散孤子。激光器结合了半导体可饱和吸收体和非线性偏振旋转两种锁模机制,并运行在正常色散区内;通过色散管理,激光器能产生光谱宽度39.1 nm和时域宽度178 fs的孤子脉冲序列。激光输出的中心波长为1.55 μm,重复频率约为34.3 MHz,单脉冲能量在0.33 nJ左右。与此同时,激光器的斜效率也约等于15.5%;室温工作下,激光器能实现自启动锁模,且运行在稳定单脉冲输出状态的时长在15 h以上。     

被动高阶谐波锁模掺Er3+光纤激光超短光脉冲的产生及其放大

报道了利用光纤的非线性偏振旋转效应产生可饱和吸收体的锁模机制,从掺Er3+光纤环形腔激光器中产生稳定的高阶谐波锁模光脉冲的实验研究结果(限于示波器带宽,实验中最高曾测量到稳定的4076MHz重复频率的谐波锁模光脉冲).实验中发现有三种不同的演化方式产生高阶谐波锁模光脉冲,还观察到在8352MHz谐波锁模光脉冲的光谱中出现孤子光谱边带.四阶谐波锁模(8352MHz重复频率)超短光脉冲经过6m长高掺杂浓度的掺Er3+光纤放大器放大后产生了平均输出功率1388mW,脉宽201fs,中心波长1531μm,单脉冲能 关键词：     

基于外腔压缩的2μm耗散孤子光纤激光器

研究了2μm掺Tm耗散孤子光纤激光器在大能量下产生的调制不稳定性,通过计算耗散孤子锁模的动力学过程,分析高峰值功率条件下非线性效应对光脉冲特性的影响.通过在环形腔内引入色散补偿光纤和增大模场半径的方式增大腔内净正色散、减小腔内自相位调制效应.针对输出光脉冲线性啁啾较大的特点,采用46.83m的大模场光纤对输出光脉冲进行腔外压缩,最终得到了峰值功率为17.1kW、脉冲宽度为169fs的稳定光脉冲输出.     

基于非线性放大环形镜的波长可调谐耗散孤子锁模光纤激光器

报道了一种基于非线性放大环形镜的"8"字形腔波长可调谐锁模掺镱光纤激光器。当泵浦功率为240 mW时,光纤激光器输出中心波长在1 064.1 nm处的耗散孤子,其光谱3 dB带宽为7.7 nm,重复频率为18.8 MHz,输出光信噪比高达71.2 dB,脉冲宽度为867 fs。分别通过调节偏振控制器和泵浦功率实现了锁模光纤激光器在1 032.8～1 065.1 nm以及1 037.4～1 041.9 nm内调谐输出。探究了不同锁模状态下的光谱与脉冲特性,获得了时间带宽积接近傅里叶变换极限的高斯型脉冲。该光纤激光器结构简单,易于调谐,稳定性好,可为实现波长调谐、耗散孤子锁模提供技术参考。     

基于多模光纤干涉效应的百飞秒展宽脉冲产生EI北大核心CSCD

设计了基于多模干涉效应锁模的掺铒光纤激光器,利用渐变折射率多模光纤实现了锁模脉冲输出。通过控制泵浦功率,调节腔内偏振控制器,实验获得中心波长为1528 nm的展宽脉冲,3 dB带宽为37.2 nm,脉冲宽度为973.2 fs。在腔外进行色散补偿,将展宽脉冲的脉冲宽度压缩至280.1 fs。此外,通过提高总泵浦功率至961.1 mW并微调偏振控制器,获得了色散管理孤子分子脉冲输出,调制周期为0.32 nm,对应的脉冲间隔为24.1 ps。实验采用多模光纤内置在偏振控制器中的锁模结构,突破了对多模光纤长度的限制,激光器结构紧凑,具有出色的稳定性。     

在色散渐减光子晶体光纤中产生超连续谱的实验研究

本文利用非线性偏振锁模激光器产生的重复频率50 MHz, 脉宽为1.8 ps的脉冲分别抽运外径均匀和色散渐减两种高非线性光子晶体光纤, 在三阶非线性效应 (自相位调制、交叉相位调制、四波混频和受激拉曼散效应等) 和色散共同作用下得到扩展至蓝光部分的超连续谱. 模拟了光谱在色散渐减光纤和均匀光纤中的展宽过程, 通过对比均匀光纤发现色散渐减光纤在调控色散, 加强拉曼孤子和色散波的群速度匹配条件, 产生超带宽光谱方面具有很大优势. 实验利用20 m长的色散渐减光纤, 得到了406.1至671.8 nm的可见光波段增强的较为平坦的超连续谱. 关键词： 超连续谱 色散渐减光子晶体光纤 群速度匹配 非线性效应