基于偏振依赖多模-单模-多模光纤滤波器的波长间隔可调谐双波长掺铒光纤激光器

报道了一种具有全光纤结构的双波长掺铒光纤激光器,该激光器的核心器件为一款新型的多模-单模-多模光纤干涉滤波器.该滤波器通过一段偏振保持光纤引入偏振依赖相位差,因而其干涉滤波效果具有良好的偏振依赖特性.入射抽运功率为50 mW时,系统输出激光波长为1544.82与1545.61 nm,波长间隔0.8 nm,双波长激光边模抑制比均大于45 dB,输出峰值功率差小于1 dB,功率波动在0.7 dB以内.通过调整腔内的偏振控制器,可实现双波长间隔的连续可调谐输出,波长间隔的调谐范围为0—3 nm.输出信号的偏振态测试结果显示,系统保持精准的单偏振输出,并且在不同的调谐条件下,双波长激光表现出不同的偏振特性,当双波长激光的偏振状态相互正交时,系统的偏振消光比达到35 dB,整体调谐过程表现出良好的偏振稳定度.     

基于倾斜光栅的可调谐线偏振掺镱光纤激光器

提出了一种基于45°倾斜光纤光栅和光纤布拉格光栅的线性腔结构的可调谐线偏振掺镱光纤激光器。利用45°倾斜光纤光栅作为起偏器件实现了中心波长为1065.90 nm、3 dB带宽为0.03 nm、偏振消光比高于35 dB的线偏振激光输出,输出激光的偏振消光比在4 h内稳定性良好。基于光纤布拉格光栅反射波长的温度特性实现了中心波长在1065.92～1066.87 nm范围内的连续可调,在波长可调谐状态下输出激光的偏振消光比保持在30 dB以上。     

基于腔内偏振分束器偏振控制的线偏振掺镱双包层光纤激光器

研究了一种单双波长可切换的线偏振掺镱双包层光纤激光器结构,腔内插入可以绕光轴方向旋转的立方体偏振分束器(PBS)进行偏振控制,实现单双波长的转换。激光谐振腔由高反射率的双色镜和较低反射率(10.2%)的保偏光纤布拉格光栅(PM-FBG)构成;由于保偏光纤光栅的偏振选择反馈作用增强了偏振烧孔效应,通过调节谐振腔内偏振分束器的旋转角度实现了激光的单双波长之间的切换。利用琼斯矩阵理论分析了偏振态与旋转角度的关系,其结果与实验结果吻合。实验中输出激光的双波长为1070.08nm和1070.39nm、功率为1W、激光信噪比为48dB、斜率效率为34%、3dB带宽为0.02nm。利用格兰汤姆孙棱镜对该激光的偏振特性进行了研究:单波长运转时为线偏振激光,偏振度达13.37dB;双波长运转时为正交偏振激光。     

双端泵浦Nd~(3+)掺杂MgO:LiNbO_3正交偏振双波长连续激光调控

报道了一种采用双端泵浦的Nd~(3+)离子掺杂MgO:LiNbO_3正交偏振双波长激光器,并对正交偏振双波长激光输出进行调控.基于晶体的偏振荧光光谱,对1084与1093 nm的双波长激光振荡机理进行分析,建立晶体热透镜焦距与受激发射截面比之间的关系,并推导出1084及1093 nm双波长共振区间,给出通过改变谐振腔腔型结构调控双波长激光输出的方法.在实验中采用813 nm的半导体激光器双端泵浦a切的Nd:MgO:LiNbO_3晶体,测量了1084与1093 nm两种波长的输出规律,并对输出波长进行调控.最终得到了6.02 W的1093 nm和3.02 W的1084 nm单波长激光输出,在X,Y方向上的光束质量分别为M_X~2=1.70和M_Y~2=1.81.在28 W泵浦注入功率下获得了4.58 W的双波长激光输出,实验结果与理论分析相符合.为正交偏振双波长的可控输出及应用奠定了理论和实验基础.     

基于Nd∶GdVO4晶体的双波长被动调Q激光器

提出了一种基于Nd∶GdVO₄晶体的双波长正交偏振被动调Q激光器。建立了对应的速率方程模型,研究了激光器输出双波长脉冲和不同输出镜反射率条件下泵浦功率对激光输出时域特性的影响。理论研究结果表明,通过调节输出镜反射率改变双波长阈值反转粒子数密度,当π偏振阈值反转粒子数密度小于σ偏振阈值反转粒子数密度且差值较小时,激光器可以输出双波长被动调Q脉冲激光,通过增大泵浦功率可以依次产生π偏振单一波长脉冲、双波长多对一脉冲、双波长一对一脉冲、双波长一对多脉冲以及σ偏振单一波长脉冲。搭建实验装置,设置π偏振输出镜反射率为0.60,σ偏振输出镜反射率为0.95,对泵浦功率和激光输出时域特性之间的关系进行验证。随着泵浦功率的增大,激光器依次输出具有上述时域特性的脉冲激光,与数值仿真结果一致。当泵浦功率为5.51 W时,激光器输出正交偏振双波长一对一脉冲激光,其中π偏振和σ偏振的波长分别为1 063.23 nm和1 065.52 nm,平均功率分别为323 mW和462 mW,脉冲峰值功率分别为11.62 W和20.35 W,脉冲宽度分别为185 ns和168 ns,脉冲重复频率为1...     

基于Sagnac环形镜的高功率多波长线偏振掺镱光纤激光器

设计了基于Sagnac环形镜的哑铃型结构全光纤掺镱激光器,使用976 nm多模激光二极管泵浦,通过调节偏振控制器获得了稳定的多波长线偏振激光输出。泵浦功率为20.4 W时,最高输出功率达到5.13 W,功率波动不大于0.02 W,激光器输出多波长激光线偏振度约为14.19 dB,多波长输出功率平坦度优于3 dB。     

2μm波段双波长间隔可调谐光纤激光器

提出并实验研究了一种2μm波段全光纤间隔可调双波长光纤激光器.该激光器采用传统的环形腔设计,以最大输出功率33dBm的1 565nm光纤激光器为泵浦源,4m单模掺铥光纤为增益介质,腔内为嵌入多模干涉滤波器的Sagnac环的复合滤波结构.该复合滤波器可实现间隔可调谐,高边模抑制比的双波长激光信号输出.通过泵浦功率的控制和对复合滤波器中偏振控制器的调节,实现双波长3nm到80nm间隔可调的激光输出,边模抑制比为60dB,线宽为0.2nm,功率稳定度为±1.5dB/h,双峰能量差小于4dB.     

基于光纤环形滤波器的双波长掺铒光纤激光器

提出并设计了一种基于光纤环形滤波器的环形腔掺Er3+光纤激光器,实现了稳定的单波长和双波长激光输出.采用保偏光纤布喇格光栅作为选频器件;两支分光比为20∶80的1×2耦合器结合2m保偏光纤构成环形滤波器,抑制模式跳变,提高激光输出稳定性,通过调节滤波器内偏振控制器实现波长选择性输出;采用长度为1m的饱和吸收体起到稳频作用.实验结果表明:该激光器工作阈值为71mW,在熔接滤波器后,光谱特性得到改善;调节偏振控制器可实现单波长激光可切换输出或双波长激光同时输出,双波长间隔0.88nm,1 535.5nm和1 534.7nm单波长切换输出时最大功率分别为0.078dBm和-2.585dBm,激光3dB线宽为0.16nm和0.15nm;在室温20min内,输出激光波长漂移小于0.06nm,功率变化小于1.3dB.     

双波长Yb∶YAG连续激光理论及实验研究

报道了Yb∶YAG双波长激光振荡阈值的理论结果,实验获得了连续双波长激光输出.实验中,采用紧凑的平凹腔结构、940nm光纤耦合LD端面泵浦方式,Yb∶YAG晶体作为激光晶体,采用10%、15%和20%的输出耦合镜,分别实现了单波长和双波长激光输出,在最高泵浦功率为20 W时,输出耦合率分别为10%、20%,最高获得3.94W的1 050nm激光和3.40 W的1 030nm激光,对应的光光转换效率分别为19.7%和17.0%;当输出耦合率为15%、泵浦功率为11.7 W时,获得0.79 W的双波长激光,对应的光光转换效率为6.8%,功率比为1∶1.3,通过光栅光谱仪测量得到双波长谱线中心分别为1 030.31nm和1 047.50nm;当1 030nm激光功率为3.0 W时,30min内输出功率RMS稳定性优于0.18%.该实验结果与理论分析相吻合,可应用于设计稳定可靠的掺Yb双波长激光器.     

单片双波长输出垂直外腔面发射激光器EI北大核心CSCD

报道了利用垂直外腔面发射激光器(Vertical external cavity surface emitting laser,VECSEL)的增益谱与腔模的大失配设计实现VECSEL双波长同时激射的方法,设计了稳定的振荡腔结构,理论预测了这种VECSEL的三种工作状态并进行了实验验证。随着VECSEL泵浦功率增加,增益芯片内部工作温度逐步升高,VECSEL依次出现带边波长激射、双波长激射及腔模波长激射三种工作状态。最初VECSEL的激射波长位于带边模式决定的激光波长(952.7 nm),随着泵浦功率增加,增益芯片热效应增强,腔模波长与带边波长出现模式竞争,此后出现双波长激射现象。双波长峰值强度接近时VECSEL激光输出功率达到359 mW,激光波长分别位于954.2 nm和1001.2 nm,在该位置附近VECSEL的输出功率曲线呈现明显的二次阈值现象。当泵浦功率持续增加,激光输出波长变为腔模波长激射,激光波长位于1002.4 nm。在单波长及双波长工作状态下VECSEL的光斑形貌均为高斯形貌的圆形对称激光光束,激光光束发散角半角由5.7°增加到7.9°。这种单芯片双波长输出VECSEL方案未来在抗干扰激光雷达以及频率转换太赫兹激光等方面有着很好的应用潜力。     

Nd:YVO4复合腔激光器双波长激光输出及腔内和频研究

 采用两个重叠的共线支腔构成的三镜复合腔,实现LD泵浦的Nd:YVO₄激光器的1 064 nm和1 342 nm双波长激光运转。根据双波长振荡阈值相等条件,数值计算了1 064 nm支腔和1 342 nm支腔的腔长、支腔的输出耦合镜透过率之间的关系。合理选择两个支腔的参数,当泵浦功率13 W时,获得1 064 nm激光功率1.59 W,1 342 nm激光功率1.17 W的双波长激光输出。在满足腔内1 064 nm 和1 342 nm双波长光子数密度相等的条件下,计算了腔内和频的复合腔Nd:YVO4激光器的腔参数。采用Ⅱ类临界相位匹配KTP晶体作为和频器件,当808 nm泵浦光功率为12 W时,获得340 mW的和频593 nm激光输出。     

高功率单频保偏光纤放大器输出特性研究

研制了输出功率达17.3 W的单频保偏掺镱光纤放大器,并对其输出激光特性进行了实验研究。该光纤放大系统以Nd:YVO_4单频固态激光器为种子源,以保偏光纤为增益介质,通过二级光纤放大,获得了波长为1064 nm的单频线偏振激光输出,输出激光功率达17.3 W。功率放大级光纤放大器的斜率效率为62.8%,光-光转换效率为57.6%,偏振消光比为24.3 dB。     

基于微光纤Sagnac环的可切换多波长掺铒光纤激光器

提出了一种基于微光纤Sagnac环的可切换多波长掺铒光纤激光器。微光纤Sagnac环梳状滤波器是由一个腰区直径为5.68μm的微光纤耦合器熔接一段5.5 cm的保偏光纤而成。将该滤波器熔接到光纤环形腔中,通过调节偏振控制器,实现了四波长激光输出。此外还分别实现了稳定可切换的单、双、三波长激光输出,且双波长和三波长激光的输出间隔可调谐。实验结果表明,所有输出激光光谱的3 dB线宽均小于0.027 nm,边模抑制比均大于40 dB,最大可达到58 dB。对输出三波长的激光进行稳定性测试,其在1 h内波长偏移量小于0.028 nm,峰值功率波动量小于0.9 dB。该激光器单色性好、稳定性好,可应用于波分复用及全光通信系统等领域。     

主振荡功率放大短脉冲光纤激光系统的偏振特性研究

对自行研制的主振荡功率放大结构短脉冲双包层光纤激光系统(2W,30ps)的偏振特性进行了研究.分别研究了种子源激光和经过包层泵浦放大后输出激光在连续工作和脉冲输出情况下的偏振特性,结果表明在不加偏振控制措施情况下,系统输出为椭圆偏振光,偏振度和偏振角都容易受到光纤扰动的影响;在激光腔内加入起偏器后,输出线偏振光,偏振态相对比较稳定,但是偏振角度仍然容易受到光纤扰动的影响.实验证明:经过高功率放大后,输出激光的偏振态稳定性有一定程度的下降,在进行激光相干合成前需进一步加以控制.     

大功率多波长可转换双包层光纤激光器

在多模掺镱双包层光纤上,利用相位掩模法直接写制Bragg光栅作为激光器后腔镜,得到多波长激光输出.在室温下,通过调节偏振控制器可以得到稳定的单波长及多波长的激光输出,输出波长范围在1 056～1 061 nm,线宽均小于0.02 nm.在25 W的976 nm激光泵浦下,激光器得到功率为6 W的多波长输出.     

LD泵浦Nd∶YAG多波段激光器

为了获得高效率多波段激光输出,通过高重复频率驱动声光调Q技术和LD侧面泵浦技术,获得高功率高重频窄脉宽1.06 m激光输出。利用起偏器件获得垂直和水平两束1.06 m线偏振光,一束垂直线偏振光泵浦非线性晶体周期极化钽酸锂（PPLT）,实现1.46 m与3.9 m激光输出后与另一束1.06 m水平线偏振光合束,实现三波段共轴激光输出。在电源输入电流35 A、调Q驱动频率10 kHz的条件下,获得140 W的1.06 m激光。分束后泵浦PPLT获得最高功率为6.3 W的3.9 m和8.6 W的1.46 m激光,差频转化效率为21.3%。试验结果表明:通过高重频声光调Q技术和LD侧面泵浦技术,可以实现高重频窄脉宽1.06 m光输出,泵浦PPLT可获3.9 m和1.46 m激光输出。     

多光束泵浦中红外激光器

为了获得高功率高效率3 m～5 m中红外激光输出,利用双声光调Q晶体,通过高重复频率驱动调Q同步技术和LD侧面泵浦双棒串接技术,获得高功率高光束质量1.06 m激光双端输出,外置起偏器获得4束激光输出,利用波片偏振旋光原理,实现4束偏振态一致的激光输出,泵浦非线性晶体PPLT进行频率变换,实现高功率3 m～5 m中红外激光输出。在电源输入电流30 A、调Q驱动频率10 kHz的条件下,获得最高功率10.6 W的3.9 m中红外激光,1.06 m～3.9 m转化效率为9.5%。实验结果表明:通过双声光调Q技术和LD侧面泵浦双棒串接技术,可以实现4束高重复频率窄脉宽1.06 m偏振激光输出,泵浦PPLT可获得高功率3.9 m中红外激光输出。     

掺Yb3+光纤环形激光器研究

报道了采用环形腔结构,使用偏振敏感的光隔离器构成掺Yb3+光纤激光器激光输出特性研究结果.用976 nm半导体激光器作为泵浦激光,获得了2.35 mW的最大输出功率,激光的中心波长为1.0537 μm,泵浦阈值功率为42 mW.在改变腔内偏振控制器的状态时,激光器的输出波长移动到1.066 μm.在时域,实验观测到掺Yb3+环形激光器的自脉动信号输出.     

主振荡功率放大 (MOPA)短脉冲光纤激光系统的偏振特性研究

对自行研制的MOPA（master oscillator power amplifier）结构短脉冲双包层光纤激光系统（2W,35ps）的偏振特性进行了系统的研究。分别研究了种子源激光和经过包层泵浦放大后输出激光在连续工作和脉冲输出情况下的偏振特性,结果表明在不加偏振控制措施情况下,系统输出为椭圆偏振光,偏振度和偏振角都容易受到光纤扰动的影响;在激光腔内加入起偏器后,输出线偏振光,偏振态相对比较稳定,但是偏振角度仍然容易受到光纤扰动的影响,可以加偏振控制器加以改善。实验证明,经过高功率放大后,输出激光的偏振态稳定性有一定程度的下降,在进行激光相干合成前需进一步加以控制。     

基于非线性偏振旋转效应的多波长掺铥锁模光纤激光器

运用非线性偏振旋转效应实现了一种掺铥锁模多波长光纤激光器.采用环形腔结构,以1 565nm半导体光源为泵浦源,3m长掺铥光纤为增益介质.利用非线性偏振旋转效应进行滤波.当泵浦功率在800mW时,通过调节光纤偏振控制器,激光器出现了被动锁模状态的脉冲输出,脉冲重复频率为3.178MHz,脉冲宽度为617ps.进一步增加泵浦功率,激光器进入多波长输出的工作状态.调节偏振控制器在室温下得到1~5个稳定的波长激光输出,边摸抑制比为40~60dB.