基于β相硒化铟的被动调Q及锁模掺镱光纤激光器（特邀）（英文）

利用层状半导体β相硒化铟作为可饱和吸收体,在掺镱光纤激光器中实现稳定的调Q及锁模运转。经测量该可饱和吸收体在1μm波段调制深度及非饱和损耗分别为47%及20%。将可饱和吸收体插入掺镱光纤激光器中,可获得53.42 kHz到217 kHz重频可调的调Q脉冲。其最窄脉冲宽度为630 ns,最大单脉冲能量为47.9 nJ。优化激光谐振腔后可进一步实现稳定的锁模输出,其重频为10.82 MHz,最大输出功率为51.2 mW,最大单脉冲能量为4.7 nJ。实验证明了β相硒化铟作为可饱和吸收体在近红外超快非线性光学方面的潜力。     

石墨烯可调谐被动调Q掺铒光纤激光器

基于光学沉积方法,制备了石墨烯可饱和吸收体,并利用此可饱和吸收体搭建了环形腔结构的被动调Q掺铒光纤激光器,实现了稳定的调Q激光脉冲输出,其重复频率为5.1~14.2 kHz,最窄激光脉冲宽度为8 s,最大平均功率为162.3 W,且通过调节偏振控制器,中心波长在1556~1558 nm可调。     

2 μm波段半导体可饱和吸收镜被动调Q光纤激光器

基于半导体可饱和吸收镜和光纤光栅实现了稳定的2 m波段被动调Q光纤脉冲激光器,输出激光的中心波长为1958.2 nm。随着泵浦功率的增加,输出脉冲的重复频率不断增加,而对应脉冲的宽度不断减小。输出脉冲重复频率的变化范围为20～80 kHz,脉冲宽度的变化范围为490 ns～1 s。当泵浦功率为1.3 W时,调Q光纤激光器的最大平均输出功率为91 mW,脉冲重复频率为80 kHz,脉冲宽度为490 ns,对应的最大单脉冲能量约为1.14 J。     

氧化石墨烯被动调Q掺铒光纤激光器

报道了基于氧化石墨烯的被动调Q掺铒光纤激光器。激光器采用环形腔结构,调Q器件为自制的氧化石墨烯可饱和吸收镜。泵浦功率在81~505 mW范围内时,得到了重复频率68~124 kHz的稳定的调Q脉冲输出,脉宽为0.47~1.60 s。由于泵浦功率限制,激光器最大输出功率为10 mW, 相应单脉冲能量为80.6 nJ。此种基于氧化石墨烯可饱和吸收体的被动调Q光纤激光器体积小、成本低廉、结构简单、稳定性高、光束质量高,具有广阔的应用前景。     

基于微纳光纤-单壁碳纳米管可饱和吸收体的被动调Q掺镱光纤激光器

为实现具有高脉冲能量的调Q脉冲激光输出,利用微纳光纤-单壁碳纳米管复合的方法制备可饱和吸收体,并对基于该类型可饱和吸收体器件的被动调Q掺镱光纤激光器进行研究。采用拉伸法将普通单模石英光纤拉制成微纳光纤,将其与单壁碳纳米管溶液复合,进一步制备成全光纤集成型器件。将该器件置于环形腔掺镱光纤激光器中,利用976 nm半导体激光器作为抽运源。当抽运功率为53 mW时,实现了调Q脉冲激光输出,激光中心波长为1 039 nm。进一步提升抽运功率至76 mW,可获得脉冲宽度为3.1μs、重复频率为25.5 kHz、单脉冲能量为941nJ的调Q脉冲激光输出。研究表明,利用微纳光纤制备的可饱和吸收体器件具有较高的损伤阈值,可用于实现高脉冲能量的激光输出。     

基于MoO_3可饱和吸收体的掺镱被动锁模光纤激光器

报道了一种基于MoO_3可饱和吸收体的连续锁模、调Q锁模掺镱光纤激光器.采用环形腔结构,在泵浦功率为95mW时,获得了稳定的重复频率为17MHz的连续锁模脉冲输出,单脉冲宽度为130ps,光谱中心波长为1 067.06nm,谱线3dB带宽为0.27nm.在泵浦功率为280mW时,产生稳定的调Q锁模脉冲输出.当泵浦功率从280mW变化到400mW的过程中,调Q锁模包络重复频率从26.51kHz变化到48.7kHz,包络半高宽度从14.6μs变化到4.1μs,子脉冲的宽度和光谱中心波长基本保持不变,谱线3dB带宽变为0.62nm.     

基于纯水可饱和吸收体的1.9μm波段被动调Q和锁模掺铥光纤激光器

构建了纯水作为可饱和吸收体的被动调Q和锁模掺铥光纤激光器.通过陶瓷套管将纯水固定在两个光纤跳线头之间,调整水层厚度可以分别实现调Q和锁模操作.调Q状态下的最大输出功率为0.531 mW,此时的重复频率为53.45 kHz,脉冲宽度为3.01μs.锁模状态下的最大输出功率为2.28 mW,重复频率为17.69 MHz,脉冲宽度为1.42 ps.本文使用纯水作为可饱和吸收体的被动锁模光纤激光器,其具有皮秒级的响应时间、低廉的价格和极高的损伤阈值,可为掺铥全光纤脉冲激光器提供一种新方案.     

基于WS2可饱和吸收体的脉冲激光器研究

利用WS₂的可饱和吸收特性,在激光二极管侧面抽运Nd:YAG固体激光器Z型腔结构中分别实现了被动调Q和被动调Q锁模运转。实验表明:当泵浦电流为9.5 A时,开始启动调Q运转,当泵浦电流大于9.8 A时,调Q激光脉冲趋于稳定。当泵浦电流为12.8 A时,被动调Q输出的最大平均功率为466 mW,最窄脉冲宽度为3.205 μs,对应的重复频率为71.70 kHz,此时最大单脉冲能量为6.5 μJ。当泵浦电流达到13.4 A时,激光器实现调Q锁模运转。调Q锁模的最高输出功率为590 mW,调Q包络频率为71.98 kHz,单个调Q包络内的脉冲串重复频率123.1 MHz,每个调Q包络中包含369个脉冲,单脉冲能量为22.2 nJ。结果表明WS₂材料可以作为可饱和吸收体用于固体激光器中。     

基于少模光纤被动调Q柱矢量光光纤激光器

通过单模光纤和少模光纤熔融拉锥耦合的方法制备出模式转换器,而后将一层多壁的碳纳米管薄膜作为可饱和吸收体覆盖到拉锥光纤的锥区,形成一种可饱和吸收体柱矢量光器件.结合调Q光纤激光器和模式转换器件的优势,可以简单高效地产生脉冲柱矢量光束,并得到具有峰值功率高、模式纯度高等特点的脉冲高阶模式激光输出.通过实验实现了中心波长为1560nm、最大单脉冲能量和最大峰值功率分别为116nJ和57mW的稳定调Q脉冲输出.通过调节光路中的偏振控制器,可以分别实现径向和角向偏振的调Q脉冲激光的输出.     

双包层掺镱光纤激光器连续和调Q运转的实验研究

采用布拉格光纤光栅作为谐振腔,实现了980 nm半导体激光器端面泵浦下的双包层掺镱光纤激光器的连续和调Q运转.连续激光实验结果表明,在泵浦功率固定时,增益光纤存在激光输出功率最大情况下的最佳长度,当泵浦功率增大时,最佳增益光纤长度也随之增加.采用石墨烯分散液作为可饱和吸收体,插入增益光纤与布拉格光纤光栅之间,实现了光纤激光器的稳定被动调Q运转.当泵浦功率为2.87W时,得到了最小脉冲宽度33 ns、重复率38.5 kHz的脉冲序列;随着泵浦功率进一步增大,出现不稳定的调Q锁模现象.     

新型电光陶瓷调Q光纤激光器

报道了基于OptoCeramic(R)电光陶瓷材料的新型调Q光纤激光器.采用976 nm半导体激光器作为抽运源,电光陶瓷调制器作为Q开关,峰值吸收系数1200 Db/m的高掺杂镱纤作为增益介质构成环形腔激光器.增益光纤的高掺杂浓度使得激光器的腔长得到缩短,输出光脉冲的宽度得到压缩.通过调节电光元件的电压,控制材料的折射率,调节谐振腔的损耗,实现Q开关作用.实验中通过改变腔长、抽运功率和重复频率,研究了脉冲的输出特性.获得最窄脉宽104 ns,重复频率3～40 kHz连续可调的调Q脉冲输出.     

全光纤化2.8μm中红外被动调Q激光器数值分析

提出了一种实现全光纤中红外激光器脉冲运转的方法。利用氟化物玻璃中镝离子(Dy³⁺)的2.8μm波段的吸收截面与铒离子(Er³⁺)发射截面重合的特性,将掺镝氟化物光纤作为中红外波段的可饱和吸收体,实现2.8μm掺铒氟化物光纤激光器全光纤结构的被动调Q脉冲运转;通过在可饱和吸收体两端引入中心波长为3.1μm的光纤光栅,解决Dy³⁺上能级寿命较长所导致的高泵浦功率下Dy³⁺吸收饱和、进而导致被动调Q失效的问题。基于该结构建立了2.8μm被动调Q掺铒光纤激光器的速率方程模型,计算了可饱和吸收体的参数及其两端的谐振腔反馈条件对2.8μm激光器的脉冲运转功率和时间特性的影响。计算结果表明,通过在可饱和吸收体两端引入光纤光栅可以加快可饱和吸收体的恢复过程,使激光器能够在高泵浦功率下保持调Q脉冲运转。     

基于铋纳米片可饱和吸收被动调Q中红外单晶光纤激光器

铋纳米片作为一种新型二维材料,具有合适的带隙、较高的载流子迁移率和较好的室温稳定性,加上优异的电学和光学特性,是实现中红外脉冲激光的有效调制器件.中红外单晶光纤兼备晶体和光纤的优势,是实现高功率激光的首选增益介质.本文采用超声波法成功制备了铋纳米片可饱和吸收体,并首次将其用于二极管抽运Er:CaF_2单晶光纤中红外被动调Q脉冲激光器中.在吸收抽运功率为1.52 W时,获得平均输出功率为190 mW的脉冲激光,最窄脉冲宽度为607 ns,重复频率为58.51 kHz,对应的单脉冲能量和峰值功率分别为3.25μJ和5.35 W.结果表明,使用铋纳米片作为可饱和吸收体,是实现结构紧凑的小型中红外单晶光纤脉冲激光的有效技术途径.     

基于超薄层MoS_(2)可饱和吸收体的被动调Q固体Nd∶YAG激光器EI北大核心CSCD

利用超声剥离法制备了超薄层MoS_(2)纳米片分散液可饱和吸收体,以石英池为容器插入Nd∶YAG激光器的平凹谐振腔中,调节谐振腔镜的位置并增大泵浦功率,成功实现了Nd∶YAG激光器被动调Q脉冲输出。实验结果显示,泵浦功率为2.46 W时,激光器开始调Q运转。泵浦功率为14.55 W时,实现了485 mW的脉冲激光输出功率,重复频率为189.75 kHz,脉冲宽度为1.2μs,对应的最大脉冲能量为2.56μJ。结果表明,超薄层MoS_(2)分散液是适用于1064 nm波长固体激光器被动调Q运转的可饱和吸收体材料。     

全光纤声光调Q铒镱共掺双包层光纤激光器

对LD抽运全光纤声光调Q铒镱共掺杂双包层光纤激光器进行了实验研究.采用两个半导体激光器作为抽运源,利用带尾纤声光调制器作为Q开关,以铒镱共掺杂双包层光纤作为增益介质,以光纤布拉格光栅作为反馈器件,在线形腔结构中,获得了波长1 549.47 nm,谱线半峰全宽0.499 nm的稳定激光脉冲序列.脉冲重复频率1~15 kHz可调,在重复频率1 kHz时,得到最大单脉冲能量209 μJ,平均输出功率209 mW,脉冲宽度约100 ns,脉冲峰值功率2 kW.在不同重复频率下,测量了单脉冲能量和平均功率随入纤功率的变化.     

基于SESAM的3μm波段被动调Q光纤激光器北大核心CSCD

基于半导体可饱和吸收镜,实现了3μm波段被动调Q光纤激光器平均功率瓦级输出。激光器最大平均功率为1.0 W,对应的最大脉冲能量及最大峰值功率分别为6.9μJ和21.7 W。激光器斜效率为17.8%,最高重复频率为146.3kHz,最小脉宽为315.0ns。     

基于SESAM的3μm波段被动调Q光纤激光器

基于半导体可饱和吸收镜,实现了3μm波段被动调Q光纤激光器平均功率瓦级输出。激光器最大平均功率为1.0 W,对应的最大脉冲能量及最大峰值功率分别为6.9μJ和21.7 W。激光器斜效率为17.8%,最高重复频率为146.3kHz,最小脉宽为315.0ns。     

基于超薄层MoS_2可饱和吸收体的被动调Q固体Nd∶YAG激光器

利用超声剥离法制备了超薄层MoS_2纳米片分散液可饱和吸收体,以石英池为容器插入Nd∶YAG激光器的平凹谐振腔中,调节谐振腔镜的位置并增大泵浦功率,成功实现了Nd∶YAG激光器被动调Q脉冲输出。实验结果显示,泵浦功率为2.46 W时,激光器开始调Q运转。泵浦功率为14.55 W时,实现了485 mW的脉冲激光输出功率,重复频率为189.75 kHz,脉冲宽度为1.2μs,对应的最大脉冲能量为2.56μJ。结果表明,超薄层MoS_2分散液是适用于1 064 nm波长固体激光器被动调Q运转的可饱和吸收体材料。     

全光纤调Q激光器腔内脉宽压缩技术

为了压缩MOPA全光纤调Q激光器脉冲宽度,对谐振腔基本参数进行了研究。首先,根据速率方程理论推导出脉冲宽度的表达式,通过数值解建立表达式参数与脉冲宽度的关系。然后,分析增益光纤长度、腔镜输出透过率、Q开关性能等谐振腔基本参数对全光纤调Q种子源输出脉冲宽度的影响并通过实验来逐一验证结果。最后,通过优化的参数搭建全光纤调Q激光器,在重复频率为20 kHz时,得到脉冲宽度为54 ns、平均功率为0.86 W的种子激光输出。在重复频率为100 kHz时,对脉宽142 ns、平均功率为1.66 W的种子光进行预放大和功率主放大,最终得到平均功率120 W、脉宽180 ns、光谱宽度为0.67 nm的稳定脉冲激光输出。通过提升AOM性能、减小增益光纤长度等参数优化方式构建调Q光纤激光器,能有效压缩谐振腔内脉冲宽度。     

超低阈值Q调制，锁模Yb3+光纤环形腔激光器

 在一种掺镱（Yb³⁺）光纤锁模激光器中。谐振腔采用近“8”字形环形结构，并巧妙地引入半导体可饱和吸收镜（SESAM），腔内引入起偏器和偏振控制器，利用非线性偏振旋转的被动锁模机理，结合SESAM慢可饱和吸收体的自启动作用，在极低的泵浦功率下，实现了稳定的调Q脉冲输出和锁模输出。当泵浦功率为18 mW时，调Q脉冲重复频率为16 kHz，脉冲宽度4 μs，光谱宽度为2.34 nm。当泵浦功率为60 mW时，实现了激光器连续锁模，输出功率8 mW，重复频率20 MHz，光谱宽度3.54 nm，脉宽在ps和亚ps量级，而且在调整偏振控制器的角度时，观察到了波长的调谐现象，调谐范围为1 028~1 530 nm。