可调谐锁模脉冲环形腔掺铒光纤激光器

报道了一种结构简单、波长稳定可调的被动锁模环形腔掺铒光纤激光器.利用非线性偏振旋转效应作为等效可饱和吸收体实现自起振被动锁模,通过使用光纤偏振控制器和偏振相关光隔离器作为波长调谐器件,在输出端使用输出耦合器为工作波长在1550±50 nm的宽带耦合器,实现了光纤激光器的输出锁模脉冲激光中心波长较宽范围可调谐.实验上获得了低阈值自起振,重复频率为10.23 MHz,中心波长在1548.64～1600.24 nm内连续可调,边模抑制比大于44 dB的超短脉冲输出.     

宽可调谐自起振被动锁模掺铒光纤激光器

分析了利用非线性偏振旋转效应作为等效可饱和吸收体锁模的原理,并用该方法构建起环形腔被动锁模掺铒光纤激光器,结合可调谐滤波器腔外滤波的方法实现锁模脉冲波长的连续可调谐.实验中得到自起振、平均输出功率0.313 mW,脉冲半极大全宽度(FWHM)1.5 ps,中心波长1562.3nm,重复频率13.9MHz的稳定被动锁模脉冲序列输出,滤波后输出脉冲中心波长在1553.2～1571.4 nm内连续可调,得到谱宽2.5 nm以下,脉宽小于1.8 ps的限变脉冲输出.     

基于增益光纤长度优化的双波长运转掺铒光纤锁模激光器

构建了可自启动的双波长运转掺铒光纤锁模激光器.通过优化增益光纤长度,利用掺铒光纤在1530nm附近的再吸收效应调节激光器的增益谱,使激光器在1530nm和1560nm附近具有相同的增益强度.实验中采用31cm掺铒光纤作为增益光纤,以透射式半导体可饱和吸收体作为锁模器件,实现了自启动双波长锁模运转.激光器锁模输出重复频率为58.01MHz,信噪比为58.2dB,最高输出功率为4.8mW.锁模输出的光谱在1532.4nm和1552.3nm处具有两个强度接近的谱峰,谱峰间距约为20nm.该激光器无需手动调节即可实现双波长运转,更便于实际使用.     

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.     

基于斜立生长硒化铅纳米片可饱和吸收体的光纤脉冲激光研究(特邀)

利用窄禁带半导体硒化铅的可饱和吸收性质,通过物理气相沉积法和光纤探针转移,优化工艺制备硒化铅可饱和吸收体器件,搭建不同波长的脉冲光纤激光器。在基本器件不变的情况下,利用简单的环形腔,在近红外1～2μm范围内实现了稳定的锁模输出,中心波长分别为1 060.46 nm、1 563.24 nm、1 908.34 nm,基频分别为0.593 MHz、13.59 MHz、10.25 MHz,脉宽分别为30.53 ns、4.26 ns、1 ns。该结果扩展了新型纳米晶材料硒化铅化合物的应用,可为脉冲光纤激光的波长调控提供解决方案,并满足多波长可调控激光器在生物医学、监测等场景下的应用需求。     

基于石墨烯可饱和吸收体的纳秒锁模掺铥光纤激光器

报道了一种基于石墨烯可饱和吸收体的纳秒锁模掺铥光纤激光器.该激光器采用环形腔结构,利用自制的三层石墨烯薄膜作为可饱和吸收体实现锁模.同时在腔内插入一个窄带光纤光栅,约束腔内起振的纵模数,适当调节抽运功率和偏振控制器的角度,得到了重复频率为3.8 MHz、脉宽在3.8—94.3 ns之间灵活可调的2μm纳秒锁模脉冲输出,整个脉宽调节范围超过90 ns.此外,由于获得的兆赫兹纳秒锁模脉冲时间带宽积在49—1119范围内,即存在强烈的啁啾,因而可作为2μm波段啁啾脉冲放大系统中的种子源使用.     

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。     

波长可调谐和异步双波长锁模掺铒光纤激光器

利用激光诱导沉积法制备了碳纳米管可饱和吸收体,结合偏振控制器和保偏光纤产生的双折射滤波效应,在同一个环形掺铒光纤激光器中实现了波长可调谐,并获得了两种异步双波长锁模状态。通过调节泵浦功率和偏振控制器,获得了中心波长在1550 nm附近稳定可自启的锁模,波长可调谐范围为8.88 nm。同时,获得了两种异步双波长锁模状态,重复频率均约为49.9 MHz,脉冲重复频率差分别为1395 Hz和1089 Hz。     

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.     

基于体光栅的被动锁模可调谐线型腔掺镱光纤激光器

搭建了基于反射型体光栅和半导体可饱和吸收镜的线型腔全正色散掺镱光纤激光器,室温下实现了稳定的波长可连续调谐的连续被动锁模脉冲输出.重复频率16.42 MHz,锁模脉冲中心波长1030 nm时,脉冲光潜带宽0.32 nm,最大平均输出功率10.2 mW,单脉冲能量0.63 nJ.转动体光栅角度,利用其分光谱和选波长的特性,可使锁模脉冲的中心波长在约1011.9一1050.6 nm的范围内调谐,调谐范围约38.7 nm.实验中亦可观察到调Q锁模、二次谐波锁模、双波长和三波长输出现象.输出单波长锁模脉冲时,由于其波长可调谐的特性,该激光器可用作波分复用/光时分复用通信系统的光源和光学相干层析的调谐光源.     

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。     

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%。     

147 fs碳纳米管倏逝场锁模全光纤掺铒光纤激光器

利用化学腐蚀法在光纤包层表面成功制备了调制深度为3.9%的单壁碳纳米管饱和吸收体.组建了环形腔结构的全光纤掺铒光纤激光器,以制备的单壁碳纳米管薄膜为锁模元件,利用倏逝场锁模实现了锁模输出.锁模脉冲的中心波长为1556 nm,3 dB光谱带宽为24 nm,脉冲宽度为147 fs,重复频率为150 MHz.在520mW抽运功率下,平均输出功率为21 mW,相应的单脉冲能量为0.14 nJ.     

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.     

飞秒被动锁模环形腔掺Er3＋光纤激光器

在考虑增益、损耗、群速度色散、自相位调制、快速可饱和吸收体等各种参数同时作用情况下，分析了非线性偏振旋转效应自启动锁模机理，研究了腔体参数与锁模脉冲之间的关系，并给出飞秒被动锁模环形腔掺Er3＋光纤激光器实验原理。实验采用性能稳定的980nm半导体激光器作为抽运源，高掺杂短长度掺Er3＋光纤作为增益介质，利用非线性偏振旋转锁模技术，得到了稳定的飞秒自起振锁模光脉冲。抽运功率为23mW时，激光器输出锁模脉冲中心波长1552nm，3dB带宽为7.6nm，重复频率14.0MHz，平均输出功率0.43mW，自起振锁模泵浦阈值功率11.5mW,并观测到了稳定的高阶锁模脉冲输出。该激光器与报道过的相同结构光纤激光器相比,自起振泵浦阈值低、脉冲能量高、稳定性好，且频谱边带幅度小。     

基于石墨烯的1064nm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。     

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。     

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.     

Er3+-Yb3+共掺杂光纤环型腔被动谐波锁模激光器

 报道了Er³⁺-Yb³⁺共掺杂光纤作为增益介质的环型腔光纤激光器。利用光纤的非线性偏振旋转效应产生可饱和吸收体的锁模机制,通过调整泵浦功率,调节偏振控制器的状态,实现了连续基波锁模和高阶谐波锁模两种稳定的锁模运转状态。其中连续基波锁模重复频率15.89 MHz,中心波长为1.557 nm,光谱宽度为9.9 nm。二阶谐波锁模重复率为31.79 MHz,三阶谐波锁模脉冲重复率为46.99 MHz。观察到了调Q锁模和调Q脉冲序列,给出了各种运转状态的实验结果并对多种锁模机理作了简要的分析。