基于非线性偏振旋转锁模的高功率光子晶体光纤飞秒激光振荡器

为了探索大模场面积光子晶体光纤锁模激光器在全正色散锁模域内的耗散孤子锁模机理, 以获得更大的单脉冲能量和更高的峰值功率, 本文搭建了以掺镱大模场面积光子晶体光纤作为增益介质的耗散孤子锁模激光器. 激光器使用环形腔结构, 利用非线性偏振旋转以及滤光片提供的耗散作用实现了稳定的锁模运转. 实验中, 从激光器振荡级直接获得了平均功率10 W, 重复频率49.09 MHz(对应202 nJ的单脉冲能量), 脉冲宽度为1.03 ps的稳定锁模脉冲输出, 经过腔外色散补偿得到的脉冲宽度为95.5 fs.     

基于多通单元的高能量耗散孤子锁模光纤振荡器

为了在有限抽运功率条件下探索基于大模场面积光 子晶体光纤的耗散孤子锁模振荡器的能量提升潜力, 本文利用多通单元将基于掺镱大模场面积光子晶体光纤锁模振荡器的腔长延展, 消除了有限抽运功率的限制, 使得该系统能够在较低平均功率水平下获得更高的单脉冲能量. 实验上构建了重复频率低至15.58 MHz的高能量光子晶体光纤锁模脉冲振荡器, 并通过分别使用6 nm带宽和12 nm带宽的两种不同带宽的光谱滤光片, 能够直接输出平均功率分别为3.73 W和4.9 W的啁啾脉冲, 对应单脉冲能量分别为239 nJ和314 nJ. 经过光栅对去啁啾后, 最窄脉冲宽度分别为56 fs和75 fs, 对应峰值功率均超过3 MW. 关键词： 多通单元 耗散孤子 飞秒 光纤激光器     

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     

自由耦合输出的大模场面积光子晶体光纤锁模激光器

对一种基于高增益掺Yb³⁺大模场面积光子晶体光纤（PCF）的锁模激光器进行了简化线型腔结构的实验和理论研究.实验中直接使用塌陷打磨为0°角的光纤端面作为一端腔镜,利用其端面反馈获得了激光振荡,并进一步利用半导体可饱和吸收镜（SESAM）和光栅对的滤波作用实现了稳定的锁模运转.通过调节滤波程度,使激光器实现了从宽带滤波锁模到窄带滤波锁模的连续可调谐.在宽带滤波锁模的条件下,得到了最大平均输出功率2.2 W,单脉冲能量29.3 nJ,脉冲宽度367 fs的锁模脉冲输出;在窄带滤波锁模的条 关键词： 飞秒激光 光纤激光器 光子晶体光纤 大模场面积光纤     

大模场面积光子晶体光纤耗散孤子锁模激光器

研制了一种基于掺Yb3+的双包层大模场面积偏振光子晶体光纤的耗散孤子锁模激光器.利用数值模拟分析了光纤激光器中耗散孤子动力学过程,与全正色散锁模激光器相比,脉冲窄化机理更加丰富,半导体可饱和吸收镜(SESAM)的非线性吸收,啁啾脉冲的光谱滤波以及光纤的增益色散同时起作用,这些因素使耗散孤子锁模更加容易实现,并且稳定运行.其中,光谱滤波的耗散过程是稳定锁模机制的主导因素,滤波片能够在频域和时域同时窄化脉冲,并且去除脉冲啁啾,限制脉冲在腔内始终小于1ps.在实验上实现了无色散补偿腔中直接输出脉冲宽度777fs,最高平均功率达到1W,重复频率48·27MHz,对应单脉冲能量20nJ的飞秒激光.     

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.     

大模场面积光子晶体光纤激光器展宽脉冲锁模域的束缚态运转

实验研究了大模面积光子晶体光纤飞秒激光器在近零色散点展宽脉冲锁模的束缚态运转.获得了双脉冲束缚态锁模,以及脉冲间隔不相等的多脉冲束缚态锁模,实验发现束缚态的子脉冲间距具有随机性.通过建立光纤锁模激光器的数值模型,分析了激光器束缚态锁模建立的动力学过程,在一定抽运强度下,激光器存在多个稳态,或者单脉冲运转,或者子脉冲间隔不相等的束缚态运转,这取决于锁模建立阶段半导体可饱和吸收镜(SESAM)对噪声信号的随机提取.并提出了抑制束缚态的方法,模拟得出此项技术可直接获得的最大单脉冲能量为19.6 nJ,考虑到40%左右的压缩损耗,可得到压缩至76 fs的最短脉冲,单脉冲能量为11.8 nJ.数值模拟结果能很好的与实验相符合.     

超长腔碳纳米管锁模多波长掺镱光纤激光器

报道了一种超长腔碳纳米管锁模多波长掺镱光纤激光器, 光纤激光器的总长度为1021.2 m. 实验得到了噪声型孤子和孤子雨两种类型的多波长锁模脉冲, 重复频率均为199.8 kHz. 孤子雨具有更高的输出功率和单脉冲能量, 分别为40.3 mW和201.5 nJ, 对应的脉冲宽度为102.5 ns.     

亚百飞秒高功率掺镱大模面积光子晶体光纤飞秒激光放大器的实验研究

实验研究了掺镱双包层保偏大模面积光子晶体光纤飞秒激光放大器. 获得了平均功率达16W的飞秒激光放大输出,在50MHz重复频率下,对应的单脉冲能量达到320nJ. 增益光纤长3.5m,由于自相位调制效应,种子光脉冲光谱在放大过程中同时展宽,从而支持更窄的脉冲宽度. 经过光栅后,脉冲宽度压缩到了85fs. 系统中的振荡器和放大器基于同一种具有偏振结构的大模面积光子晶体光纤,具有很好的环境稳定性和进一步集成的可能. 关键词： 光子晶体光纤 大模场面积光纤 飞秒激光 光纤放大器     

色散管理掺铥光纤激光器高能量脉冲的产生

设计了一种基于色散管理的掺铥光纤激光器。通过调节泵浦功率以及腔内偏振态，首先实现了稳定的展宽脉冲输出，中心波长和脉冲宽度分别为1 939.4 nm和482 fs。最大输出功率为15 mW，对应的单脉冲能量为0.52 nJ。增加泵浦功率到645 mW时，通过适当调节偏振控制器可以实现类噪声脉冲锁模，中心波长为1 940.1 nm。所实现的锁模脉冲具有飞秒量级的尖峰以及皮秒量级的基底。最大输出功率为20.4 mW，相对应的单脉冲能量为0.7 nJ。相比于传统孤子，采用色散管理所实现的锁模脉冲具有更高的脉冲能量。此外，所设计的掺铥光纤激光器可作为理想的主振荡功率放大以及啁啾脉冲放大结构的种子源，进一步提高脉冲能量，拓展2 μm高能光纤激光器的实际应用。     

孤子分子/类噪声脉冲可切换的混合锁模光纤激光器

不同类型脉冲之间的演化是被动锁模光纤激光器丰富动力学的体现。报道了一种可实现多种脉冲切换的混合锁模光纤激光器,当泵浦功率为400 mW时实现了孤子分子、谐波锁模、孤子簇之间的相互切换。增加泵浦功率至600 mW时获得了类噪声脉冲输出,对应的输出功率和单脉冲能量分别为15.2 mW和0.86 nJ。通过调节偏振控制器实现了类噪声脉冲中心波长从1 895 nm到1 930 nm可调谐。所搭建的激光器具有锁模脉冲可切换,波长可调谐,能自启动等优点。     

低阈值锁模状态可转换的全保偏光纤激光器

报道了一种可实现低阈值自启动的全保偏九字腔光纤激光器。谐振腔结构中使用相移器降低锁模阈值,当泵浦功率达到120 mW时,便可实现自启动的传统孤子锁模,中心波长为1530 nm,脉冲宽度为614.6 fs。随后泵浦功率逐渐增大到470 mW,实现了从孤子脉冲到类噪声脉冲的转换,在该锁模状态下的激光器输出功率为63.2 mW,对应的类噪声脉冲能量为5.69 nJ。所搭建的激光器具有低锁模阈值、自启动的优势,并且仅通过调节泵浦功率就能够实现超快脉冲和高能量脉冲间的转换,具有广泛的应用价值。     

基于增益诱导光纤激光器的实验研究及理论分析

利用非线性偏振旋转技术,实现了正色散掺铒光纤激光器的自启动锁模,产生了一种新型的增益诱导孤子脉冲输出.该类型脉冲的光谱近似为矩形,半高全宽光谱宽度可达19 nm以上,脉宽为皮秒量级.增益诱导孤子脉冲的形成是增益饱和、光谱滤波效应、腔内色散和各种非线性效应共同作用的结果.同时还分析了脉冲啁啾特性及峰值功率等参数.当抽运功率增加时,该激光器还可以实现双脉冲模式下运转. 关键词： 光纤激光器 增益诱导孤子 啁啾     

Sequential generation of self-starting diverse operations in all-fiber laser based on thulium-doped fiber saturable absorber

Self-starting Q-switching, Q-switched mode-locking and mode-locking operation modes are achieved sequentially in an all-fiber erbium-doped fiber laser with thulium-doped fiber saturable absorber for the first time. The central wavelengths of Q-switching, Q-switched mode-locking and mode-locking operation modes are 1569.7 nm, 1570.9 nm, and 1572 nm, respectively. The mode-locking operation of the proposed fiber laser generates stable dark soliton with a repetition rate of 0.99 MHz and signal-to-noise ratio of 65 dB. The results validate the capability of generating soliton pulse by doped fiber saturable absorber. Furthermore, the proposed fiber laser is beneficial to the applications of optical communication and signal processing system.     

基于10 m光子晶体光纤的放大自相似锁模振荡器研究

基于单根10 m大模场面积保偏光子晶体光纤, 搭建了带有色散图的放大自相似振荡器; 通过仔细调节腔内色散量的大小以及位于色散补偿端的端镜前的狭缝位置和大小, 实现了稳定的锁模运转, 获得了抛物线形脉冲输出. 输出脉冲的重复频率为8.6 MHz, 脉冲宽度为6.2 ps, 光谱宽度为3.84 nm, 平均功率820 mW, 对应单脉冲能量95 nJ. 这是第一次在自相似振荡器中直接获得重复频率在10 MHz 以下的脉冲输出, 95 nJ也是目前自相似振荡器直接输出的最高脉冲能量. 通过数值模拟证实了在第一个光栅的零级反射处和狭缝滤波后可以分别实现抛物线型脉冲和高斯脉冲的两种锁模脉冲输出.     

Generation of picosecond soliton pulses with tunable repetition rate by modulational instability

Picosecond soliton pulse train has been obtained from a passively mode locked erbium-doped ring fiber laser. The passive mode-locking mechanism that is at play in this laser relies on the modulational instability (MI) theory. By accurately adjusting the polarization setting of the circulating cavity light, the repetition rate can be tuned from 58 to 114 GHz. Theoretical explanations has also been given.     

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.