中红外超连续谱在氟化物光纤中的产生

为获得高功率全光纤中红外超连续谱,采用自制的掺Er锁模光纤激光器作为种子源,激光经过两级放大至1.67 W,泵浦氟化物光纤,获得光谱覆盖1000~2400 nm的超连续光谱;光谱宽度随着泵浦功率的增加而展宽,当输出功率达到1.21 W时,转换效率为72%,并且产生的超连续谱被强烈的调制,在多个波长点处谱功率密度调制到0 mW/nm,但调制波长与泵浦功率无关。     

利用超连续谱光源产生超短光脉冲

利用光纤中的各种非线性效应,获得了重复频率为２．５ＧＨｚ、光谱宽度达６０ｎｍ的超连结续谱超短光脉冲源。利用两个带宽分别为０．４ｎｍ及１．２ｎｍ的可调谐滤波器,从超连续光谱的不同波长处获得了脉宽为５．７ｐｓ及３．６ｐｓ的超短光脉中。由实验规律发现,在多种非线性效应中,四波混步效应对超连续光谱的形成有重要作用。     

基于二维纳米材料可饱和吸收体的中红外超快光纤激光器

以石墨烯为代表的二维纳米材料可饱和吸收体以其独特的非线性光学特性被广泛应用于超快光纤激光器.本文总结了近年来二维纳米材料作为可饱和吸收体在中红外超快光纤激光器中的研究发展,介绍了二维纳米材料原子结构、非线性光学特性、可饱和吸收体器件集成方式,及其在中红外超快光纤激光器中的应用,重点阐述了基于黑磷可饱和吸收体实现的2μm飞秒光纤激光器,并对二维纳米材料可饱和吸收体在中红外超快光纤激光器中的发展与挑战进行了展望.     

高重复频率锁模光纤激光器及其超连续谱产生

设计并实验研究了一种结构简单的主动调制锁模高重复频率窄脉宽光纤激光器。采用窄线宽连续激光调制4 GHz高重频后,通过拉曼增益孤子压缩效应将脉宽由27 ps压窄至2.6 ps。该高重频锁模激光泵浦一段300 m长高非线性光纤,同时脉冲被展宽至7.4 ps。产生的超连续谱平坦度20 dB宽带可达250 nm,功率波动为±0.2 dB。     

石英光子晶体光纤中高功率中红外超连续谱的产生

非石英光纤在产生大功率超连续谱方面存在难以克服的局限性.本文首次报道了采用石英光纤产生大功率中红外超连续谱.精心设计光纤结构使色散有利于超连续谱向中红外波段展宽,同时保证相对较大的芯径以承受较高的泵浦功率.合理选择光纤长度,在保证光谱展宽到3.4 μm的情况下使光纤损耗的影响降低到最小限度.研究表明,在1.95 μm皮秒脉冲泵浦下,采用色散适宜的石英光子晶体光纤可以产生20 dB带宽覆盖1 550~3 420 nm的超连续谱.超连续谱的平均功率可达56.6 W.     

利用锁模光纤激光器在色散位移光纤中产生超连续谱的研究

采用主动锁模光纤激光器输出的重复频率10GHz、脉宽7．97ps的脉冲作为抽运光源,无需压缩后直接抽运4．2km的普通色散位移光纤(DSF)．利用色散位移光纤中自相位调制、交叉相位调制等非线性效应的联合作用,获得了20dB带宽达125nm、覆盖整个C波段、L波段和部分S波段的超连续(SC)谱。实验研究了抽运光脉冲峰值功率和抽运波长对超连续谱宽度的影响,结果表明抽运光脉冲峰值功率越高,得到的超连续谱的带宽越宽;通过对抽运波长的优化,可以实现最大程度的超连续展宽;分析了滤波器带宽对脉冲质量的影响;利用0．4nm带宽的可调谐滤波器对从超连续谱中滤出脉冲的特性进行了研究,在超连续谱的不同波长处获得了脉宽为8．90～9．80ps、时间一带宽积为0．44～0．49的稳定的窄光脉冲。     

全光纤激光器自启动锁模特性的理论研究

分析了带非线性放大光纤环的全光纤激光器的自启动锁模特性，得到了计算该激光器中光脉冲的有效能量增益的理论模型．结果表明，激光器的自启动锁模同掺Ｅｒ３＋光纤的增益及纤芯的有效截面积有关，并计算了自启动锁模的阈值峰值功率大小．应用本文的理论模型能成功地解释观察到的实验现象．     

有理数谐波锁模光纤激光器中脉冲幅度的均衡

提出了一种在有理数谐波锁模光纤激光器中实现脉冲幅度均衡的新方法，让脉冲在腔内循环-圈中往复通过调制器两次，使调制器在腔内既作为锁模器件又作为脉冲幅度均衡器件。用时域分析的方法证明这种结构在调制器工作在其特性曲线的线性区时可以实现5阶以下有理数谐波锁模的脉冲幅度均衡。实验中在调制频率约2GHz时验证了理论分析的结果。     

增益开关锁模2μm铥/钬共掺光纤激光器

首次报道了中心波长为1958 nm的增益开关锁模铥/钬共掺光纤激光器,增益开光脉冲包络和锁模次脉冲的重复频率分别为20 kHz和14.8 MHz.将此增益开关锁模光纤激光作为种子源,在掺铥光纤放大器中产生了平坦的超连续谱光源.超连续谱的最大输出功率为2.17W,其长波长边已扩展到2750 nm,10dB带宽约为640 nm(光谱范围1953～2593 nm).     

高激光损伤阈值Ge-As-S硫系玻璃光纤及中红外超连续谱产生

测量了Ge-As-S系列硫系玻璃在中红外波段的飞秒激光损伤阈值,研究了它与玻璃化学组成的关系.基于优化的玻璃组成,采用棒管法制备了芯径为15μm的阶跃折射率非线性光纤.采用飞秒脉冲抽运光纤,研究了光纤中超连续谱(supercontinuum,SC)的产生特性.在研究的Ge-As-S硫系玻璃中,具有化学计量配比的Ge0....     

掺Er3+氟化物光纤振荡器中红外超短脉冲的产生

基于非线性薛定谔方程建立了氟化物(ZrF₄-BaF₂-LaF₃-AlF₃-NaF, ZBLAN)光纤振荡器中产生中红外超短脉冲的理论模型, 在此基础上研究了中红外超短脉冲在氟化物光纤振荡器中形成的物理机理, 数值模拟了氟化物光纤振荡器中中红外超短脉冲的演化过程. 分析了腔内净色散和小信号增益系数对振荡器中锁模脉冲产生的影响, 并给出了参数设置范围. 研究发现: 当掺Er³⁺氟化物光纤长度, 小信号增益系数, 不饱和损耗为一定值时, 腔内净色散在一定范围内才会出现稳定的锁模脉冲, 且随着腔内净色散增加脉冲宽度变宽, 光谱变窄, 峰值功率降低; 当掺Er³⁺氟化物光纤长度及不饱和损耗一定, 腔内净色散量为合理值, 小信号增益系数在合理的范围时可以得到稳定的锁模脉冲, 且随着小信号增益系数的增加脉冲宽度变宽, 光谱变宽, 峰值功率增加.     

中波红外激光技术最新进展

3～5μm中红外波段激光源是近年来备受国内外关注的研究热点,本文综合评述了产生中红外波段激光的5种主要方法（CO2激光倍频技术、泛频CO激光技术、光学参量振荡器、氟化氘激光器、Fe2＋∶ZnSe固体激光技术）的国内外发展现状,总结分析了各种方法的关键技术和存在的问题,指出了该技术的未来发展趋势。     

激光泵浦碲化物产生中红外超连续谱数值模拟

对2 m波段脉冲激光泵浦碲化物光子晶体光纤产生中红外超连续谱进行了数值研究。通过材料的拉曼增益谱间接求得了对应的拉曼响应函数;由光子晶体光纤的材料折射率和波导结构,通过COMSOL软件获得了碲化物光子晶体光纤中基模等效折射率,计算了相应的色散曲线和限制损耗 ;利用自适应的分步傅里叶算法,模拟了中心波长为1.96m、峰值功率为20 kW的50 fs脉冲光泵浦碲化物光子晶体光纤时超连续谱的产生,当光纤长度为6 cm时,产生的中红外超连续谱波长范围为1.0~4.5 m。     

利用被动锁模技术实现超短脉冲激光输出实验

基于被动锁模技术,设计了结构紧凑的Z型谐振腔,采用半导体可饱和吸收镜作为被动锁模元件,利用激光二极管泵浦增益线宽较宽的Nd∶YVO4晶体,最终实现了连续锁模的脉冲输出.在输入功率为8.20W时,获得了输出功率为1.72W的1 064nm连续锁模脉冲激光输出,光-光转换效率达21%,锁模脉冲重复频率为110MHz.     

Fiber laser pumped burst-mode operated picosecond mid-infrared laser

We demonstrate a compact periodically poled MgO-doped lithium niobate(MgO:PPLN)-based optical parametric oscillator(OPO) quasi-synchronously pumped by a fiber laser system with burst-mode operation.The pump source is a peak-power-selectable pulse-multiplied picosecond Yb fiber laser.The chirped pulses from a figure of eight-cavity modelocked fiber laser seed are narrowed to a duration of less than 50 ps using an FBG reflector and a circulator.The narrowed pulses are directed to pass through a pulse multiplier and to form pulse bunches,each of which is composed of 13 subpulses.The obtained pulse bunches are amplified by two-stage fiber pre-amplifiers:one-stage is core-pumped and the other is cladding-pumped.A fiberized acousto-optic modulator is inserted to control the pulse repetition rate(PRR) of the pulse bunches before they are power-amplified in the final amplifier stage with a large mode area(LMA) PM Yb-doped fiber.The maximum average powers from the final amplifier are 85 W,60 W,and 45 W,respectively,corresponding to the PRR of2.72 MHz,1.36 MHz,and 0.68 MHz.The amplified pulses are directed to pump an MgO:PPLN-based optical parametric oscillator(OPO).A maximum peak power at 3.45 μm is obtained approximately to be 8.4 kW.Detailed performance characteristics are presented.     

激光泵浦碲化物产生中红外超连续谱数值模拟

对2 m波段脉冲激光泵浦碲化物光子晶体光纤产生中红外超连续谱进行了数值研究。通过材料的拉曼增益谱间接求得了对应的拉曼响应函数;由光子晶体光纤的材料折射率和波导结构,通过COMSOL软件获得了碲化物光子晶体光纤中基模等效折射率,计算了相应的色散曲线和限制损耗 ;利用自适应的分步傅里叶算法,模拟了中心波长为1.96m、峰值功率为20 kW的50 fs脉冲光泵浦碲化物光子晶体光纤时超连续谱的产生,当光纤长度为6 cm时,产生的中红外超连续谱波长范围为1.0~4.5 m。     

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。     

高功率全正色散锁模掺Yb3+双包层光纤飞秒激光器

以芯径为30 μm的掺Yb³⁺双包层光纤为增益介质, 利用非线性偏振旋转技术以及光栅-小孔结构组成的光谱滤波器提供有效的振幅调制, 实现了稳定的全正色散耗散孤子锁模运转. 激光器直接输出重复频率为76.6 MHz、平均功率达6.3 W的超短脉冲, 单脉冲能量可达82 nJ. 直接输出脉冲宽度为1.33 ps, 经腔外压缩后的宽度为377 fs. 通过调节光栅角度还实现了输出脉冲中心波长在1025—1078 nm范围内的调谐.     

Ultrabroadband Er:fiber lasers

The state of the art of ultrafast Er:fiber technology is reviewed. Such lasers are increasingly used for generation of ultrabroadband and widely tunable pulse trains. Er:fiber sources prove to be flexible, compact and robust with important applications in fundamental and interdisciplinary sciences. After a short overview of different oscillator and amplifier designs the discussion focuses on coherent and tailored supercontinuum generation in highly nonlinear germanosilicate fibers. This approach enables a tuning range spanning from the visible to the mid infrared, synthesis of single‐cycle light pulses and passive locking of the carrier‐envelope phase.