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。     

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...     

偏振动态可调耗散孤子光纤激光器实验研究

实验搭建了一台基于碳纳米管的耗散孤子光纤激光器,研究了耗散孤子的动态偏振特性.在160 mW的抽运功率下,得到了稳定的单脉冲耗散孤子.通过调整腔内的偏振控制器,得到了庞加莱球上为固定点形式吸引子的偏振锁定矢量耗散孤子.单向机械调节腔内偏振控制器可以调控偏振锁定吸引子向极限环吸引子的演化,且实现极限环区域可控.对比不同偏振吸引子下的偏振度发现,偏振度的高低和偏振吸引子覆盖区域面积成反比.因此,可以通过偏振度的大小定量地判断吸引子是否为偏振锁定.该工作对于研究新型偏振可调激光器、探索激光器的物理机制具有指导意义.     

基于绝热孤子压缩效应的小基座孤子脉冲研究

高重复频率超短光脉冲产生技术是高速光时分复用(OTDM)系统的关键技术之一,而一般的超短脉冲源直接产生的脉冲往往不够窄,因此必须对光脉冲进行压缩后才能满足高速光通信系统的要求。采用360 m长的色散渐减光纤(DDF),成功将从再生锁模光纤激光器(RMLFL)输出的中心波长1546 nm、重复频率10 GHz、脉宽分别为5.40 ps和4.60 ps的光脉冲,绝热压缩为脉宽为1.93 ps和1.71 ps的小基座孤子脉冲,压缩因子分别为2.80和2.69。利用这种绝热孤子压缩方法得到的光脉冲质量较好,可以用于160 Gb/s的光时分复用系统。     

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.     

主动锁模光纤激光器的孤子理论分析

系统考虑了光纤激光器腔构参数与锁模脉冲参数的制约关系,建立了完整形式的振幅调制主动锁模光纤激光器的稳态方程;据此方程分析了主动锁模光纤激光器腔参数对锁模孤子脉冲参数的影响;分析了无啁啾孤子脉冲形成条件。     

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。     

基于多通单元的高能量耗散孤子锁模光纤振荡器

为了在有限抽运功率条件下探索基于大模场面积光 子晶体光纤的耗散孤子锁模振荡器的能量提升潜力, 本文利用多通单元将基于掺镱大模场面积光子晶体光纤锁模振荡器的腔长延展, 消除了有限抽运功率的限制, 使得该系统能够在较低平均功率水平下获得更高的单脉冲能量. 实验上构建了重复频率低至15.58 MHz的高能量光子晶体光纤锁模脉冲振荡器, 并通过分别使用6 nm带宽和12 nm带宽的两种不同带宽的光谱滤光片, 能够直接输出平均功率分别为3.73 W和4.9 W的啁啾脉冲, 对应单脉冲能量分别为239 nJ和314 nJ. 经过光栅对去啁啾后, 最窄脉冲宽度分别为56 fs和75 fs, 对应峰值功率均超过3 MW. 关键词： 多通单元 耗散孤子 飞秒 光纤激光器     

暗孤子耗散阻尼的周期补偿

用计算模拟方法研究了暗孤子在用光纤放大器周期补偿损耗的光纤中的传播。暗孤子对在这种系统中传播时，其亮背景会产生自激的噪声。与光纤放大器配合使用法布里－珀罗滤波器，可以消除这种噪声，有利于暗孤子的长距离稳定传播。     

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     

可切换多波长全光纤被动锁模光纤激光器

通过在基于碳纳米管的掺铒锁模光纤激光器中加入啁啾光纤光栅,实现了皮秒和飞秒孤子的可切换多波长锁模脉冲输出.通过调节偏振控制器,分别在1530.8,1549.5,1556.5 nm三个波长处实现了多波长可切换锁模脉冲输出,其中锁模脉冲的宽度分别为833 fs,7.43 ps和899 fs.以上三个波长的形成是由掺铒光纤的...     

环形光纤孤子激光器

本文对2.5Gb/s环形光纤孤子激光器进行了实验研究。采用半导体光放大器作为光调制器,其实测的脉冲宽度小于30ps,谱宽为0.12nm;经过50km色散位移光纤后,其孤子脉冲宽度与谱宽基本保持不变。     

NbSe2纳米颗粒锁模的2μm光纤激光器

高重频大脉冲能量激光在基础科学研究以及通信、探测、材料加工等应用领域具有重要价值。报道了溶液法制备的过渡金属二硫化物NbSe2纳米颗粒材料的线性和非线性光学特性,并利用其2μm波段可饱和吸收特性对掺铥光纤激光器进行被动调制实现了2μm锁模激光输出。线性测量发现NbSe2纳米材料的光学吸收覆盖近红外到近中红外波段且随波长增加而降低;非线性光学测量显示NbSe2纳米材料在2μm波段的调制深度为6.5%、饱和强度为19 MW·cm^−2。然后我们把NbSe2纳米材料转移到金镜上制作成可饱和吸收器件,并对掺铥光纤激光器进行调制得到2μm耗散孤子谐波锁模激光,单脉冲能量为3.36 nJ,脉冲宽度为1.48 ns,重复频率为50.66 MHz。激光光谱的中心波长为1910.8 nm,光谱宽度为5.8 nm。首次在2μm光纤激光器中采用NbSe2纳米颗粒实现耗散孤子锁模,证明了NbSe2纳米材料在2μm波段的非线性光学调制能力,结合纳米颗粒的可集成特性,溶液法制备的NbSe2纳米材料有望成为一种新型的宽谱非线性光电调制材料/器件。     

基于Sagnac环的可调谐双脉冲耗散孤子掺Yb光纤激光器

在全正色散(ANDi)系统中,设计出一种波长可调谐的双脉冲耗散孤子(DSs)被动锁模掺Yb光纤激光器。以Sagnac环为全光纤结构的可调谐光谱滤波器,以非线性偏振演化(NPE)效应为锁模机理,在ANDi掺Yb光纤系统中得到了稳定的双脉冲DSs锁模输出。通过调节Sagnac环的偏振状态实现双脉冲DSs输出脉冲光谱的可调谐,其可调谐范围为1038.96～1044.80 nm。通过改变腔体抽运功率,双脉冲DSs的脉冲间隔可在0.034～0.021μs范围内变化。当抽运功率为520 mW时,双脉冲DSs的最大输出脉冲能量为34.3 nJ,重复频率为2.285 MHz。     

双光学孤子脉冲的传输特性

本文首先指出了算法分裂步骤(split-step)Fourier法和光束传播(propagating-beam)法的等价性.利用这种算法,数字地模拟了可变等振幅孤子脉冲对在无耗光纤中的传输过程,结果证明:提高振幅可使孤子的相互作用大大减小.     

双折射光子晶体光纤中基于孤子分裂的超连续光谱产生

利用亚纳焦量级、脉冲宽度为100 fs的激光脉冲在双折射光子晶体光纤中获得了450—1050 nm 的超连续光谱,且超连续光谱具有明显的分立峰状结构.分析了光谱中分立峰状结构产生的物理机制,抽运光波长处于接近零色散波长的反常色散区,形成高阶光孤子,由于高阶非线性和高阶色散的影响,高阶孤子分裂成多个基孤子,使初始光谱上演化出红移的光孤子成分和蓝移的色散波成分.理论模拟了飞秒激光脉冲在光纤中的色散特性和传输特性,较好地解释了实验结果. 关键词： 光子晶体光纤 超连续光谱产生 孤子分裂 脉冲俘获     

孤子光脉冲的产生及其应用研究

利用非线性偏振旋转技术实现自起振被动锁模.在掺铒光纤环形腔激光器中产生了中心波长为1563.3 nm、重复频率为12.5 MHz、脉冲宽度为352.0 fs、3 dB光谱宽度为7.8 nm的孤子光脉冲.采用该孤子光脉冲作为抽运光源，经掺铒光纤放大器放大后，输入到101 m长的高非线性光子晶体光纤中，获得了20 dB带宽约为240 nm的超连续激光光谱.实验详细观测了光脉冲随抽运功率的变化及超连续激光光谱的形成过程，分析了其形成机理.研究表明：当抽运功率较低时，光谱加宽主要由高阶孤子的分裂引起；随着抽运功率的增加，高阶孤子分裂成基本孤子的数目逐渐增大，光谱进一步加宽；当抽运功率增加到受激拉曼散射的阈值时，受激拉曼散射成为光谱展宽的主要原因；抽运功率进一步增加时，受激拉曼散射、参量四波混频等非线性的共同作用将使光谱进一步加宽且变得光滑. 关键词： 孤子光纤激光器 超连续 光子晶体光纤