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.     

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.     

全正色散耗散孤子掺镱光纤激光器

研究了一种基于非线性偏振旋转被动锁模没有进行色散管理的全正色散掺镱光纤激光器,在无外加滤波器的情况下实验产生了锁模耗散孤子脉冲.耗散孤子的形成是激光器中正光纤色散、非线性效应、腔传输、增益饱和和滤波效应综合作用的结果.实验产生的锁模耗散孤子脉冲能量达1.1nJ.此外,对激光器的数值模拟结果与实验结果相一致,证实了全正色...     

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     

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。     

色散补偿及高阶孤子压缩啁啾光脉冲的理论与实验研究

利用半导体激光器的单模速率方程及超短光脉冲在光纤中传输的非线性薛定谔(NLS)方程，从理论及实验上研究了增益开关DFB半导体激光器出射的啁啾光脉冲在色散补偿光纤(DCF)及色散位移光纤(DSF)中的压缩过程与规律.实验上，从1.55μm增益开关DFB半导体激光器出射的重复频率为2.5GHz、脉冲宽度为53.8ps的光脉冲经色散补偿光纤压缩至12ps,而后利用色散位移光纤中的高阶孤子压缩效应将脉冲压缩至2.5ps.改变色散位移光纤参数及入射光功率后获得最窄光脉冲宽度为2.1ps.理论与实验结果符合. 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.     

基于非线性放大环镜锁模铥钬共掺光纤激光器的多孤子脉冲现象实验

利用非线性放大环镜作为人工可饱和吸收体,在铥钬共掺光纤激光器中研究了多孤子脉冲现象.在同一泵浦功率不同偏振状态下,实验不仅获得了稳定的单个孤子脉冲,还观察到由单个孤子脉冲演化为2至4个孤子的锁模脉冲现象;在保偏光运行条件下增加泵浦功率,获得了孤子能量量化的演化过程.所得结果主要源于腔内弱的双折射效应等效的滤波器具有限制增益带宽和诱导多脉冲产生的作用.而调节偏振控制器对腔内增益的改变,是不同类型多脉冲现象出现的主要原因.研究结果对2μm波段非线性放大环镜光纤激光器多孤子锁模脉冲动力学特性的研究具有一定参考价值.     

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.     

掺镱光纤放大器中自相似脉冲传输特性研究

研究了高阶色散和增益色散影响下,自相似脉冲在掺镱光纤放大器中的传输特性.从解析求解和数值模拟两方面分别阐述了初始脉冲能量、三阶色散和偶极子驰豫时间对脉冲传输质量的影响.结果表明,当传输考虑三阶色散效应时,伴随着脉冲啁啾非线性区域的扩大,啁啾中心随着色散系数取值的大小和正负前、后移动,脉冲峰向一侧延迟,中心位置发生漂移.增益色散对脉冲放大起到滤波作用,对自相似脉冲具有压窄效应.证实了具有一定驰豫时间的增益介质能够维持自相似孤子波的稳定传输.     

Long-cavity passively mode-locked fiber ring laser with high-energy rectangular-shape pulses in anomalous dispersion regime

We report on a long-cavity passively mode-locked fiber laser in the anomalous dispersion regime. The nonlinear polarization rotation technique is employed to achieve mode locking. The output pulse from the fiber laser has a rectangular shape and a corresponding gaussian-shape spectral profile. Stable mode-locked pulses at a repetition rate of 278 kHz with single pulse energy as high as 715 nJ are obtained under equal bidirectional pumping power of 500 mW in cavity. The experimental results demonstrate that the passively mode-locked fiber laser operating in the anomalous regime can also realize a high-energy pulse, which is different from the conventional low-energy soliton pulse.     

Period-doubling of gain-guided solitons in fiber lasers of large net normal dispersion

We report on the experimental observation and numerical simulations of period-doubling of gain-guided solitons in an erbium-doped fiber laser operating in the large net normal cavity dispersion regime. Features of the solitons before and after the period-doubling bifurcation are studied. Our results suggest again that period-doubling is an intrinsic feature of the mode-locked soliton lasers, which is independent of the mode-locked pulse property.     

飞秒光脉冲在光子晶体光纤中的非线性传输和超连续谱产生

采用分步傅里叶方法数值模拟了飞秒光脉冲在光子晶体光纤中非线性传输和超连续谱的产生. 计算和分析了高阶色散和非线性效应对超连续谱形状和带宽的影响. 结果表明在光子晶体光纤中产生了孤子自频移现象. 同时也发现脉冲内拉曼散射和自相位调制的联合作用导致了超连续谱中精细结构的出现. 另外，还发现高阶色散和初始光脉冲的峰值功率对超连续谱的带宽和平滑也有直接影响. 关键词： 光子晶体光纤 孤子自频移 超连续谱     

实现20Gbit/s的OTDM孤子信号56km色散位移光纤的传输

在国内最先采用孤子的方式将8×2.5Gb/s的OTDM信号在色散位移光纤中传输了56.1km,对8×2.5Gb/s的OTDM进行解复用后进行了误码测量,系统功率代价为2.9dB.系统采用增益开关半导体激光器作光孤子源,高Q电滤波方式提取时钟,非线性光学环路镜解复用。孤子脉冲最大半宽度为20ps,传输光纤平均色散1.2ps/nm/km。     

Dynamics of gain-guided solitons in a dispersion-managed fiber laser with large normal cavity dispersion

The intra-cavity pulse dynamics of gain-guided solitons in a dispersion-managed fiber laser with large normal cavity dispersion was investigated experimentally and numerically. It was found that in the laser the gain-guided solitons have a similar evolution as that of the parabolic pulses.     

中红外可调谐大能量飞秒脉冲激光产生

可调谐中红外飞秒光纤激光器具有非常普遍的应用,从而引起了人们的广泛关注。目前,非线性光纤中的拉曼孤子自频移效应是实现大范围可调谐飞秒脉冲激光的理想方法之一。然而,非线性光纤中其他高阶非线性效应的产生通常会限制拉曼孤子脉冲的能量提升。本文提出了利用有源掺杂光纤作为非线性介质和增益介质实现可调谐大能量中红外飞秒激光脉冲的方法。在理论上研究了有源掺杂非线性光纤中高阶孤子劈裂和孤子自频移效应的产生,以及线性增益对波长移动拉曼孤子能量、脉宽、光谱的影响。结果表明,通过为波长红移的低能量拉曼孤子提供线性增益,孤子脉冲的能量得到了显著提升且保持了其单脉冲特性,脉冲宽度为45 fs,且孤子脉冲的波长可通过所提供的增益进行大范围调谐。因此,利用有源掺杂光纤作为非线性介质是实现大能量可调谐中红外飞秒脉冲激光的一种有效方法。     

基于非线性放大环镜和Lyot滤波器的多波长与耗散孤子锁模态开关型掺铥光纤激光器

报道了一种基于非线性放大环镜和Lyot滤波器技术的态开关型掺铥光纤激光器.通过仔细调节偏振控制器和泵浦功率,掺铥光纤激光器可以分别在多波长态和耗散孤子锁模态运行,并且两种态之间可以相互切换.对于多波长态,在光谱半功率值范围内能生成8个稳定的波长;对于耗散孤子锁模态,在1996 nm的中心波长处产生脉冲能量高达41.49 nJ,脉冲持续时间为2.4 ns,光谱带宽为29 nm的耗散孤子.不同运行态间的切换归因于偏振控制器导致的非线性放大环镜的功能的改变.     

Modulation instability induced by cross-phase modulation in a dual-wavelength dispersion-managed soliton fiber ring laser

We report on the observation of the modulation instability induced by cross-phase modulation in a dual-wavelength operation dispersion-managed soliton fiber ring laser with net negative cavity dispersion. The passively mode-locked operation is achieved by using a nonlinear polarization rotation technique. A new type of dual-wavelength operation, where one is femtosecond pulse and the other is picosecond pulse operation, is obtained by properly rotating the polarization controllers. When the dual-wavelength pulses are simultaneously circulating in the laser ring cavity, a series of stable modulation sidebands appears in the picosecond pulse spectrum at longer wavelength with lower peak power due to modulation instability induced by cross-phase modulation between the two lasing wavelengths. Moreover, the intensities and wavelength shifts of the modulation sidebands can be tuned by varying the power of the femtosecond pulse or the lasing central wavelengths of the dual-wavelength pulses. The theoretical analysis of the modulation instability induced by cross-phase modulation in our fiber laser is also presented.