Cr∶LiSAF飞秒激光器中Gires-Tournois镜的设计

飞秒激光脉冲的产生主要依赖于激光腔内净的负群延迟色散.但是在固体激光器中,增益介质和其它光学元件却引入了正色散,因此需引入相应的色散补偿机制.布儒斯特角棱镜对曾是激光腔中色散补偿的主要办法,但是它在进行群延迟色散补偿的同时还会引入高阶色散,使激光器操作困难并影响激光器的尺寸和重复频率.Gires-Tournois镜是一种新型的色散补偿元件,可以克服这些缺点.本文介绍了Gires-Tournois镜的基本结构,分析了影响Gires-Tournois镜的群延迟时间、群延迟色散和三阶色散的量,给出了Gires-Tournois镜的设计原则并根据Cr∶LiSAF飞秒激光器中的色散补偿要求设计了性能优良的Gires-Tournois镜.该Gires-Tournois镜在750~900 nm的波长范围内具有高于99.9%的反射率和-35±8fs2的群延迟色散.用这样的Gires-Tournois镜经过4次反射后可以补偿3mm的Cr∶LiSAF晶体的绝大部分群延迟色散.     

Cr:LiSAF飞秒激光器中Gires-Tournois镜的设计

飞秒激光脉冲的产生主要依赖于激光腔内净的负群延迟色散.但是在固体激光器中,增益介质和其它光学元件却引入了正色散,因此需引入相应的色散补偿机制.布儒斯特角棱镜对曾是激光腔中色散补偿的主要办法,但是它在进行群延迟色散补偿的同时还会引入高阶色散,使激光器操作困难并影响激光器的尺寸和重复频率.Gires-Tournois镜是一...     

用于飞秒脉冲锁模激光器中的优化Gires-Tournois反射镜

根据飞秒脉冲锁模钛宝石激光器腔内色散补偿的要求,设定负色散镜的色散目标值,用最优化方法,设计出了负色散Gires-Toumois(G-T)反射镜,计算了光场在优化负色散G－T反射镜不同膜层内的分布,不同波长的光场分量,在优化负色散G－T反射镜内部,穿透深度不同,在720nm-900nm波长范围内,长波分量有较大的穿透深度,因而对长波分量提供较大的时间延迟,将其用于飞秒锁模钛宝石激光器中,取代传统的腔内色散补偿棱镜对,结合半导体可饱和吸收镜（SESAM）自启动锁模,在钛宝石激光器中获得了56fs脉冲。     

钛宝石激光器中用优化Gires-Tournois镜产生15 fs脉冲

根据飞秒脉冲锁模钛宝石激光器脉冲压缩的要求,介绍了负色散镜补偿色散的基本原理及其特点。详细阐述了优化Gires-Tournois(OG-T)镜的设计过程,并通过计算机优化得到理想设计膜系。采用离子束溅射的方法镀制了优化Gires—Tournois镜。测量了优化Gires-Tournois镜(编号为OGT#1)的透射率和群延迟色散,并与设计值进行了比较,分析了实测值产生偏差的原因,从而对镀膜参量进行了相应的调整,制造了第二批优化Gires—Tournois镜(编号为OGT#2)。将优化Gires—Tournois镜用于钛宝石激光器振荡级内,单程5次通过三个优化Gires-Tournois镜,补偿了激光器腔内色散,实现了飞秒锁模脉冲运转。用OGT#1先进行了实验,获得32fs的脉冲和46nin的光谱宽度。用调整参量后的OGT#2进行了实验,获得了15fs的超短脉冲和91nm的光谱宽度。实验很好的验证了负色散镜补偿色散的优点,为国内啁啾镜的研制创造了条件。     

高色散镜的设计和制备

设计和制备了两种高色散镜,分别在780-870 nm波长范围内提供约-800 fs² 群延迟色散补偿(group-delay dispersion,GDD)和在1030-1050 nm的波长范围内提供约-2500 fs²的群延迟色散补偿.设计的高色散镜用双离子束溅射方法进行制备.从白光干涉仪的测试结果可以看出,得到的-800 fs² GDD高色散镜和设计符合得比较好;-2500 fs² GDD的高色散镜用在掺Yb光纤激光器中很好的抑制了脉冲展宽.这是制备得到的国产高色散镜及在光纤激光器中应用的首次报道. 关键词： 高色散镜 群延迟色散 色散补偿 Yb光纤激光器     

基于腔内色散补偿的保偏飞秒光纤激光器

目前,在被动锁模掺铒光纤激光器中,进行腔内色散补偿的方法主要包括:在激光谐振腔内熔接一段具有正常色散的光子晶体光纤、插入具有正常色散的光栅对,以及利用具有正常色散的啁啾光纤光栅等。针对目前腔内色散补偿方法存在的耦合效率低、环境稳定性差、色散量不易调节等不足,设计了一种由偏振合束器、色散补偿光纤和法拉第旋转镜构成的线形支路进行腔内色散精确补偿,采用透射式可饱和吸收体实现自启动锁模,并结合混合光器件,实验获得了重复频率为82.84 MHz、平均功率为10mW、脉冲宽度为381fs的飞秒脉冲保偏输出,作为种子源,可广泛应用于太赫兹产生、生物医学成像、超快光谱学等领域。     

多芯光子晶体光纤锁模激光器

实验研究了基于掺Yb多芯大模场面积光子晶体光纤的全正色散锁模激光器.增益光纤的18个纤芯呈六角阵列排布,等效的模场直径约为52 μm.激光器基于σ腔结构,腔内没有色散补偿元件,通过半导体可饱和吸收镜实现锁模的自启动.实验获得了平均功率为3.3 W,脉冲宽度为4.92 ps,重复频率为44.68 MHz的锁模脉冲输出,对应的单脉冲能量为74 nJ,脉冲经腔外光栅对压缩为780 fs. 关键词： 光子晶体光纤 多芯 光纤激光器 全正色散     

输出近百纳焦耳脉冲能量的光子晶体光纤锁模激光器

设计并搭建了一种支持百纳焦耳量级的单脉冲能量输出的锁模光纤激光器.激光器基于σ型腔结构,采用掺Yb偏振型大模场面积光子晶体光纤作为增益介质,利用半导体可饱和吸收镜实现自启动锁模.激光器内没有色散补偿机理,使其工作在全正色散锁模状态.通过在谐振腔内引入多通长腔使激光器的重复频率降低至11.1 MHz,直接获得了平均功率为1.08 W,单脉冲能量为 97 nJ,脉冲宽度为4.17 ps的稳定锁模脉冲输出,经腔外色散补偿,脉冲宽度压缩至740 fs.     

连续调谐多波长主动锁模光纤激光器

利用色散补偿法纤增加腔内色散和改变调制频率,在主动锁模光纤环形激光器实验中,得到了可连续调谐的双波长激光脉冲,冷却掺铒光纤,实现了17波长的激光。     

钛宝石激光器9.5 fs脉冲输出中的啁啾镜色散补偿

根据钛宝石激光器的要求,实验设计了中心波长800 nm带宽200 nm的啁啾镜,在700—900 nm波长范围内提供约-60 fs²群延迟色散(group delay dispersion,GDD).采用双射频离子束溅射方法进行制备,用实验室搭建的白光干涉仪进行色散性能测试,从测试结果可以看出,制备的啁啾镜的性能和设计值符合得比较好.制备得到的非成对啁啾镜在钛宝石激光谐振腔中进行色散补偿,锁模后分别获得了12 fs和9.5 fs的激光脉冲输出.这是目前报道的使用国产啁啾镜获得的最短的 关键词： 啁啾镜 群延迟色散 色散补偿 钛宝石激光器     

飞秒脉冲激光系统中Gires-Tournois镜的设计

介绍了Gires-Tournois镜的基本结构,运用薄膜光学理论计算了Gires-Tournois镜的色散,分析了各个组成部分对Gires-Tournois镜性能的影响.结果表明:高反射膜堆的选择影响Gires-Tournois镜的反射率性能,高反射膜堆的周期数取值在20～30之间能得到较理想的Gires-Tournois镜设计性能;Gires-Tournois腔的厚度影响Gires-Tournois镜的色散性能,Gires-Tournois腔的光学厚度通常选择为四分之一中心波长的2或4倍,部分反射膜堆的结构影响Gires-Tournois镜的色散性能,部分反射膜堆的周期数应小于5.     

宽带啁啾镜对的设计和制备

设计了中心波长800 nm带宽约500 nm的啁啾镜对, 在550–1050 nm波长范围内提供约-60 fs²群延迟色散(group delay dispersion, GDD), 通过啁啾镜对的形式使GDD振荡波纹由单个啁啾镜的±100 fs²减小到±20 fs². 采用双射频离子束溅射方法进行制备, 用白光干涉仪进行色散性能测试, 从测试结果可以看出, 制备的啁啾镜的反射率、GDD性能和设计值符合得比较好. 制备出的550–1050 nm超宽带啁啾镜对在钛宝石激光器腔外进行色散补偿, 原输入脉冲由24–27 fs压缩到12 fs, 这是国产超宽带啁啾镜对的首次应用. 关键词： 超快激光 啁啾镜对 群延迟色散 色散补偿     

激光晶体角色散对克尔透镜锁模激光器二阶、三阶色散的影响

对常规的带有棱镜对色散补偿的四镜腔固体克尔透镜锁模激光器,现有文献只考虑晶体的材料色散而忽略了晶体的斜入射所带来的角色散.首次给出了由于在晶体处的斜入射,不同波长的光线在该激光谐振腔中的振荡回路.给出了考虑晶体处的斜入射后二阶、三阶色散的解析表达式.并计算了斜入射带来的对激光晶体和棱镜对系统二阶、三阶色散的影响.     

激光晶体角色散对克尔透镜锁模激光器二阶、三阶色散的影响

对常规的带有棱镜对色散补偿的四镜腔固体克尔透镜锁模激光器,现有文献只考虑晶体的材料色散而忽略了晶体的斜入射所带来的角色散.首次给出了由于在晶体处的斜入射,不同波长的光线在该激光谐振腔中的振荡回路.给出了考虑晶体处的斜入射后二阶、三阶色散的解析表达式.并计算了斜入射带来的对激光晶体和棱镜对系统二阶、三阶色散的影响.     

三镜级联结构Gires-Tournois谐振腔的色散特性分析

系统分析了三镜级联结构G-T谐振腔的色散特性,表明三镜级联结构G-T谐振腔具有不同于两镜级联结构G-T谐振腔的特有色散特性.利用该特性以三镜级联结构G-T谐振腔作为色散补偿元件可有效改善MGTI型interleaver的色散性能,并给出了以三镜级联结构G-T谐振腔为补偿元件的具体补偿实例.模拟结果表明：对50 GHz的MGTI型光交错复用器,可实现中心波长附近±0.08 nm、±0.09 nm和±0.1 nm范围内的色散绝对值分别小于1 ps/nm、2.4 ps/nm和6.6 ps/nm的良好的补偿结果.与文献报道的两镜级联结构G-T腔补偿结果相比,色散绝对值小于1 ps/nm的波长范围扩大了60%;在中心波长附近±0.09 nm范围内的色散绝对值降低了92%.     

钛宝石飞秒激光器用色散补偿Gires-Tournois镜的研究

根据钛宝石飞秒激光器的色散补偿要求设计了单次反射平均补偿量为-60 fs²的GT(Gires-Tournois)镜,采用离子束辅助沉积技术结合光学监控技术制作了器件.用分光光度计对650—950 nm波段薄膜反射率进行测试,结果表明反射率测试曲线与设计曲线十分符合,同时利用白光干涉系统对群延迟色散进行了测试,测试结果与设计符合得很好,实际的色散曲线振荡基本控制在±20 fs²以内.应用该GT镜进行钛宝石飞秒激光系统的色散补偿,取得了很好的锁模效果,得到了29 fs的超短脉冲. 关键词： 色散补偿 钛宝石飞秒激光器 GT镜 离子束辅助沉积     

用于固体自锁模的三元腔激光器的二阶、三阶色散的解析表示

给出在任意角度切割情况下,三元腔固体自锁模激光器二阶、三阶色散的解析表示,并系统地计算了切割角度、材料等因素的变化对二阶、三阶色散的影响.该计算为三元腔固体自锁模激光器的设计提供了理论依据. 关键词： 三元腔 二阶色散 三阶色散     

氧化石墨烯被动锁模掺镱光纤激光器多脉冲现象的实验研究

利用氧化石墨烯作为可饱和吸收体,在被动锁模全正常色散掺镱光纤激光器中研究了多脉冲的现象,在同一抽运功率不同偏振态下,实验获得了矩形脉冲谐波锁模、耗散孤子谐波锁模、准谐波锁模,脉冲峰值周期性调制,脉冲簇、脉冲束、混沌多重脉冲的多脉冲现象,插入激光腔内的2nm窄带滤波器具有限制增益带宽、对脉冲塑形、诱导多脉冲产生的作用,调节偏振控制器相当于改变腔内增益,是实现不同类型多脉冲现象的主要原因,本实验研究有利于加深对多脉冲动力学行为在正常色散区域氧化石墨烯锁模掺镱光纤激光器中的理解。     

基于国产啁啾镜色散补偿的近10fs钛宝石激光器锁模特性的研究

报道了一种基于国产非成对设计的啁啾镜作为腔内色散补偿的钛宝石激光器,在93.7 MHz的重复频率下,得到了平均功率为120 mW的稳定的锁模脉冲输出,经腔外色散补偿,得到了最窄9.7 fs的脉冲宽度。通过调节腔内光楔的插入量,研究了锁模光谱与自相关曲线随腔内净色散的演化过程。基于非线性薛定谔方程的分步傅里叶算法对激光器建立了数值模型,数值模拟的参数选取均与实验中完全一致,利用10阶泰勒展开模拟啁啾镜的色散曲线振荡,获得了谐振腔零色散点附近锁模的动力学过程,并分析了啁啾镜的高阶色散对脉冲宽度压缩的限制。     

滤波位置相关的全正色散掺Yb3+锁模光纤激光器的实验研究

采用非线性偏振旋转锁模,构建了一种全正色散掺Yb³⁺光纤环形激光器.在该激光腔内采用了10 nm带宽的光纤滤波器提供附加的自振幅调制.通过改变滤波器在腔内的位置,实验证明了滤波器位置对高啁啾脉冲的整形过程起到重要的作用.在320 mW的抽运功率下,最终获得平均功率为922 mW,脉冲重复频率为266 MHz,脉冲宽度为62 ps的稳定脉冲输出,单脉冲能量达35 nJ的优化结果.通过数值模拟与实验结果的验证表明,两者相符很好. 关键词： 锁模光纤激光器 全正色散 滤波效应 高啁啾脉冲