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。     

自调Q、自锁模铒/镱共掺光纤激光器

研究了结构新颖的环形腔铒/镱（Er/Yb）共掺双包层光纤激光器.为了获得高功率激光输出,使用6个激光二极管（LD）同时抽运Er/Yb共掺光纤,采用光纤光栅（FBG）Sagnac环作为波长选择器,得到了中心波长为1548.11 nm、谱线宽度为0.06 nm的窄线宽激光输出;并利用增益光纤作为可饱和吸收体,实现了自调Q、自锁模脉冲输出.当抽运功率为719 mW时,激光器输出自调Q脉冲,脉冲周期为20μs,脉冲宽度为2.8μs,脉冲的平均功率为38.4mW,峰值功率为274.3mW;当抽运功率为3.6 W时,激光器输出自锁模脉冲,脉冲宽度为4ns,平均功率为319 mW,脉冲峰值功率大于10 W,重复频率为7.937 MHz.     

基于铋可饱和吸收体的超快激光产生

采用磁控溅射沉积法在微纳光纤表面上镀一层纳米级厚度的铋薄膜,制备了一种微纳光纤-铋膜结构的可饱和吸收体.在1.5μm处的非线性光调制深度为14%.将其应用到掺铒光纤激光器中,在1.5μm波段获得稳定的超快脉冲激光产生,脉宽为357 fs,输出功率为45.4 mW,单脉冲能量为2.39 nJ,信噪比为84 dB.实验结果表明,利用磁控溅射法可制备出大调制深度的可饱和吸收体,为获得高能量超短脉冲激光输出提供新方案.     

基于WS_2可饱和吸收体的调Q锁模Tm,Ho:LLF激光器

采用聚乙烯醇塑料膜为基质的WS_2作为可饱和吸收体,在Tm,Ho:LiLuF_4全固态激光器中实现了被动调Q锁模运转.以掺钛蓝宝石激光器作为抽运源,当最大吸收抽运功率为2.6 W时,激光输出功率为156 mW,典型的调Q脉冲包络重复频率为25 kHz,脉宽约为300μs.当吸收功率大于1.39 W时,进入稳定调Q锁模运转,对应锁模脉冲序列的重复频率为131.6 MHz,调整深度接近100%.结果表明:WS_2可以作为2μm波段全固态激光器锁模的吸收体材料.     

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。     

碳纳米管锁模双包层光纤激光器的实验研究

本文采用双包层掺镱光纤作为增益介质,用单壁碳纳米管作为饱和吸收体,获得最高输出功率为336 mW的锁模脉冲激光.用飞秒激光诱导水击穿法直接在单模光纤上制备出D形区,通过在D形光纤上滴涂单壁碳纳米管溶液,成功制备出碳纳米管饱和吸收体,并对其饱和吸收特性进行测试,发现其调制深度为27％.利用该饱和吸收体作为锁模器件,制备出具有环形腔结构的锁模光纤激光器.当抽运功率为4W时,获得了脉宽为93.8 fs,中心波长为1083.8 nm,3 dB谱宽为8.6 nm,重复频率为5.59 MHz,平均功率为336 mW的飞秒脉冲激光输出.     

MnPS_3可饱和吸收体被动锁模掺铒光纤激光器双波长激光

过渡金属硫代亚磷酸盐MnPS_3是三元含磷二维材料,具有新颖的光电特性.采用化学气相传输方法生长MnPS_3单晶,结合机械剥离方法制备可饱和吸收体光纤调制器件.以MnPS_3可饱和吸收体构建掺铒光纤环形激光器,实现脉冲间隔为196.1 ns,脉冲宽度为3.8 ns,最高输出功率为27.2 mW, 1565.19 nm和1565.63 nm双波长锁模脉冲激光输出,实现280 h以上高稳定自启动双波长锁模输出.     

2089 nm调Q锁模Tm,Ho∶CaYAlO4激光器

首次采用氧化石墨烯可饱和吸收体作为锁模启动元件在Tm,Ho∶CaYAlO4激光器中实现了稳定的被动调Q锁模运转。在3%输出耦合镜下,Tm,Ho∶CaYAlO4固体激光器获得了最低为293 mW的连续光出光阈值。在腔内引入氧化石墨烯可饱和吸收体后,当吸收抽运功率增大到1859 mW时,Tm,Ho∶CaYAlO4激光器进入稳定的调Q锁模运转状态。当抽运功率达到3 W时,获得中心波长为2089 nm、斜效率为10.1%、对应最大输出功率为213 mW的被动调Q锁模脉冲,重复频率为100 MHz,调Q包络中锁模脉冲的调制深度接近100%。     

LD抽运Cr4+∶YAG高重复率被动调Q Nd∶YVO4激光器

采用Cr4+∶YAG晶体作为可饱和吸收体，实现连续激光二极管（LD）端面抽运的Nd∶YVO4激光器的高重复率被动调Q.在注入抽运功率为8.8 W时，得到重复频率23.8 kHz、平均功率1.21 W的调Q脉冲序列；每个脉冲能量为51 μJ、脉宽为25 ns、峰值功率达到2.03 kW.实验上研究了脉冲重复频率、平均输出功率、脉冲宽度、单脉冲能量与抽运功率、输出镜透过率的关系.实验结果表明，当抽运功率较大时，脉冲重复频率和输出平均功率随着抽运功率的增加而减小，对此进行了合理的理论解释.     

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.     

基于石墨烯的1 064 nm连续锁模超短脉冲激光器

介绍了利用沉积在增透镜上的石墨烯薄膜作为可饱和吸收体、808 nm激光二极管端面泵浦Nd∶YVO4晶体的1 064 nm连续锁模激光输出特性。采用W型折叠谐振腔结构,在808 nm泵浦功率为8.0 W时,有稳定的连续锁模脉冲输出,平均输出功率达到185 mW;当抽运功率增加到16.0 W时,获得了中心波长1 063.4 nm、脉冲宽度为518 fs、重复频率为66.7 MHz、最大平均输出功率为323 mW的百飞秒量级超短脉冲激光输出。实验结果表明:石墨烯具有优良的可饱和吸收性,在1 064 nm波段能够实现高功率、百飞秒量级连续锁模脉冲激光输出。     

基于双壁碳纳米管低阈值1895nm锁模激光器

结合特殊设计的低阈值五镜折叠腔,利用垂直生长法自制的双壁碳纳米管,并将其作为可饱和吸收体在Tm,Ho…LLF激光器中实现了连续锁模运转。在连续激光运转下,吸收抽运阈值低至59 mW,光-光转化效率为30.09%。在腔内插入饱和吸收体后,吸收抽运阈值提高至107mW。当吸收抽运功率大于1562mW时,激光运转进入稳定的连续锁模状态,对应锁模脉冲的重复频率为100 MHz,脉冲宽度约为515ps;当吸收抽运功率达到2 W时,最高输出功率为234mW,中心波长为1895nm,对应最大单脉冲能量为2.34nJ。     

基于金纳米棒可饱和吸收体的被动调Q掺铒光纤激光器

利用种子诱导生长法制备了长径比为5的金纳米棒,测量了它的吸收谱,结果表明该纳米棒具有较宽的吸收带（800~1 600 nm）。进一步测量了它的非线性吸收性质,结果表明它在1.56 μm波长处具有可饱和吸收特性,有望被用于实现被动调Q脉冲激光的输出。将该可饱和吸收体置于掺铒光纤激光器腔内,当泵浦功率增至30 mW时开始有稳定的调Q脉冲激光输出,输出激光的工作波长为1.56 μm。当泵浦功率为205 mW时,可获得的最大输出功率约6.9 mW,脉冲能量达219 nJ。研究结果表明,这种新型可饱和吸收体在脉冲激光领域具有广阔的应用前景。     

重复频率1.2 GHz皮秒脉冲全光纤掺镱激光器

研究实现了基于半导体可饱和吸收体被动锁模的高重频全光纤掺镱皮秒脉冲激光器.种子源采取环形腔结构,当抽运功率为112mW时,获得了稳定的锁模脉冲激光,其中心波长为1 064.1nm,3dB谱宽为3.6nm,脉冲宽度为4.2ps,重复频率为19.2MHz.受限于谐振腔长度,光纤激光器重复频率很难得到进一步提高.因此设计并搭建了一种基于分束器和延时光纤的全新低损耗高重频脉冲调制器,将种子激光重复频率提高到1.2GHz.该设计有效降低了脉冲在耦合过程中的能量损耗,为提高全光纤超短脉冲激光器重复频率提供了新途径.     

高损伤阈值可饱和吸收体锁模脉冲光纤激光器的研究进展

光纤激光器作为推动各领域发展的基础硬件,在轨道交通、光纤通信、新材料制造、动力电池加工、军事国防和医疗等领域都有广泛的应用价值.光纤激光器被动锁模技术的核心器件是可饱和吸收体,它对光纤激光器实现高能量、窄脉宽、大功率的激光输出起决定性作用.依托传统材料和传统结构的可饱和吸收体,由于无散热机制,光作用到材料上的光斑大小与光纤出射直径几乎相同,容易超过可饱和吸收体的损伤阈值从而造成损坏.因此,调整可饱和吸收体制备工艺和结构,对于提高可饱和吸收体的损伤阈值,实现性能优良、稳定性高的脉冲激光具有重要意义.本文综述了高损伤阈值可饱和吸收体国内外研究现状,指出了高损伤阈值可饱和吸收体可能的发展方向.     

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.     

基于多层石墨烯可饱和吸收体的被动调Q Ho∶YAG激光器

报道了2μm被动调Q的Ho∶YAG激光器,该激光器采用Tm~(3+)光纤激光器作为泵浦源,使用多层石墨烯作为可饱和吸收体。在连续波激光输出模式下,当泵浦功率为4.2 W时,获得了750 mW激光输出,输出激光中心波长为2.09μm,斜率效率为29.6%。在连续波激光器谐振腔中插入多层石墨烯可饱和吸收体并调整谐振腔,获得了脉冲激光输出。当泵浦功率为4.2 W时,获得最小脉冲宽度3.1μs、重复频率66.6 kHz的脉冲激光输出,其最大平均输出功率为170 mW,斜率效率为12.6%,光束质量因子M_x~2=1.15,M_y~2=1.12。     

LD抽运Cr~(4 )∶YAG高重复率被动调QNd∶YVO_4激光器

采用Cr4 ∶YAG晶体作为可饱和吸收体,实现连续激光二极管(LD)端面抽运的Nd∶YVO4激光器的高重复率被动调Q·在注入抽运功率为8.8W时,得到重复频率23.8kHz、平均功率1.21W的调Q脉冲序列;每个脉冲能量为51μJ、脉宽为25ns、峰值功率达到2.03kW·实验上研究了脉冲重复频率、平均输出功率、脉冲宽度、单脉冲能量与抽运功率、输出镜透过率的关系·实验结果表明,当抽运功率较大时,脉冲重复频率和输出平均功率随着抽运功率的增加而减小,对此进行了合理的理论解释·