全光纤多种子激光脉冲产生系统

报道一种可精确同步输出宽带啁啾脉冲、纳秒级整形脉冲以及窄带光参量啁啾放大抽运脉冲的全光纤多种子激光脉冲产生系统.采用掺镱光纤锁模激光器和掺镱单纵模光纤振荡器作为系统的光源,将掺镱光纤锁模激光器输出的超短脉冲分束啁啾展宽至0.9ns后,一路进行放大产生10μJ量级的宽带啁啾脉冲为高能拍瓦激光器系统提供种子光脉冲,另一路通过1.2nm滤波产生140ps的基元脉冲,通过光纤堆积器产生可编程整形的2.3ns脉冲,再经过放大达到10μJ量级,提供任意整形的压缩脉冲.同时,将部分掺镱光纤锁模激光器输出的超短脉冲进行光电转换并锁相后,产生与锁模超短脉冲高精度同步的电脉冲用于触发幅度调制器,将掺镱单纵模光纤振荡器输出的连续光削波放大,产生光参量啁啾放大抽运脉冲.该系统能够根据物理实验的需要,非常灵活地在输出各种脉冲之间做出选择.     

啁啾光纤光栅的温度调谐特性研究EI北大核心CSCD

根据啁啾光纤光栅的温度可调谐性这一原理,提出通过控制啁啾光纤光栅的温度,改变其色散量,从而获得最小输出脉宽的方案,并通过实验验证了这一想法的可行性。利用啁啾光纤光栅作为啁啾脉冲放大(CPA)系统中的脉冲展宽器,用空间光栅对作为脉冲压缩器,通过压缩器为脉冲提供的负色散来补偿展宽器为脉冲引入的正色散。利用自相关仪测量压缩输出脉冲宽度随温度的变化情况,间接反映啁啾光纤光栅色散量随温度的变化情况。从实验所得数据可以得知,当温度从-7℃上升到50℃时,脉宽从1057fs先下降到764fs后又上升到910fs,共变化了439fs。在此过程中,随温度的上升,啁啾光纤光栅的色散由补偿不足变为过补偿。     

超快光纤激光中的非线性脉冲放大技术（特邀）

高功率高能量飞秒光纤激光系统通常采用主振荡器加功率放大器结构。在放大飞秒脉冲时,非线性效应是制约脉冲能量的主要因素。基于传统啁啾脉冲放大技术的光纤激光系统虽然能够产生能量在1 mJ量级的飞秒脉冲,但是所产生的脉冲通常在200 fs以上,无法直接满足能量要求较低（1～100μJ范围之内）、脉冲宽度却更短（60 fs以下甚至更短）的应用需求。与啁啾脉冲放大技术通过展宽脉冲而减少非线性相移相反,非线性放大故意保持脉冲的宽度在皮秒量级从而积累大量的非线性相移,导致放大后脉冲的光谱展宽为输入光谱的数倍,经过传统光栅对压缩后能够产生60 fs以下的近变换极限脉冲。本文主要以掺镱光纤放大系统为例,重点介绍自相似抛物线脉冲放大、预啁啾管理放大、增益管理放大和非线性分脉冲放大四种非线性光纤放大技术的工作原理、发展现状以及未来趋势。将提出的预啁啾管理分脉冲放大与多路相干合成相结合,有望产生重复频率1 MHz、平均功率超过1 kW、脉冲能量1 mJ左右的亚50 fs脉冲。这种千瓦级高重复频率、高能量飞秒脉冲源在基础科学、激光加工等领域中具有潜在的应用。     

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     

啁啾脉冲堆积用于光脉冲整形

报道了一种利用100 ps啁啾脉冲堆积产生2．2 ns任意整形脉冲的脉冲整形系统。采用掺Yb~(3 )光纤锁模振荡器得到稳定的锁模光脉冲序列,将该锁模脉冲通过啁啾光纤光栅展宽并通过1 nm带宽的高斯形光谱滤波器滤波,得到标准的100 ps高斯形啁啾脉冲序列,将此脉冲选单经过光纤延迟线组成的32路脉冲堆积器,得到了精度为32 bit的重复频率为1 Hz的2．2 ns任意整形光脉冲。研究了堆积脉冲的特性,分析了宽带啁啾堆积整形脉冲的光谱时间扫描特性对激光驱动惯性约束聚变打靶束匀滑的优化作用。实验测得了该系统输出的2．2 ns整形光脉冲具有小于50 ps的上升沿,与100 ps啁啾脉冲的时间抖动小于4 ps。     

利用非线性脉冲预整形实现脉冲快速自相似放大

报道了一种通过预先对信号光脉冲非线性整形, 进而在光纤放大器中实现自相似演化的方法. 利用透射光栅对和普通单模光纤组成被动脉冲整形装置, 预先优化脉冲的时域宽度和光谱质量, 使脉冲在光纤放大器中快速演化到自相似子. 研究中首先通过数值模拟对比, 说明了非线性整形对脉冲实现快速自相似放大的关键作用, 提高了放大器输出脉冲质量, 减小了去啁啾脉冲宽度. 实验中, 通过优化非线性整形输出, 在2.2 m 长的掺Yb³⁺光纤中, 在一定抽运功率范围内均实现了脉冲自相似放大, 去啁啾后得到脉冲宽度60 fs 的变换极限脉冲输出. 这种非线性脉冲预整形方法有效减小了 自相似演化所需光纤长度, 同时降低了自相似放大对种子源质量的要求, 首次将全正色散光纤锁模激光器成功用于自相似放大, 促进了当前自相似放大系统的全光纤化. 关键词： 非线性整形 光纤放大器 自相似放大 飞秒激光     

能量啁啾电子束自由电子激光放大啁啾脉冲

 提出采用具有能量啁啾电子束的自由电子激光放大器放大啁啾脉冲,分析说明了它的工作机理和滑移现象对其的影响。采用研制的1维非定态程序GOFEL-P,对能量啁啾自由电子激光放大器放大啁啾脉冲的过程进行了数值模拟和分析,计算了不同啁啾参数的脉冲被放大后的腔外压缩情况。结果表明：与单能电子束时相比,能量啁啾自由电子激光可以放大具有更大啁啾参数的啁啾脉冲,使压缩后的脉冲峰值功率增大至568 GW,脉冲宽度缩短至2.29 fs,大幅增强自由电子激光放大啁啾脉冲以及腔外压缩脉冲的效果。     

啁啾光纤光栅的温度调谐特性研究

根据啁啾光纤光栅的温度可调谐性这一原理,提出通过控制啁啾光纤光栅的温度,改变其色散量,从而获得最小输出脉宽的方案,并通过实验验证了这一想法的可行性。利用啁啾光纤光栅作为啁啾脉冲放大(CPA)系统中的脉冲展宽器,用空间光栅对作为脉冲压缩器,通过压缩器为脉冲提供的负色散来补偿展宽器为脉冲引入的正色散。利用自相关仪测量压缩输出脉冲宽度随温度的变化情况,间接反映啁啾光纤光栅色散量随温度的变化情况。从实验所得数据可以得知,当温度从-7℃上升到50℃时,脉宽从1057fs先下降到764fs后又上升到910fs,共变化了439fs。在此过程中,随温度的上升,啁啾光纤光栅的色散由补偿不足变为过补偿。     

可切换多波长全光纤被动锁模光纤激光器

通过在基于碳纳米管的掺铒锁模光纤激光器中加入啁啾光纤光栅,实现了皮秒和飞秒孤子的可切换多波长锁模脉冲输出.通过调节偏振控制器,分别在1530.8,1549.5,1556.5 nm三个波长处实现了多波长可切换锁模脉冲输出,其中锁模脉冲的宽度分别为833 fs,7.43 ps和899 fs.以上三个波长的形成是由掺铒光纤的...     

半导体激光放大器用于啁啾补偿的研究

详细分析了饱和工作状态下的行波半导体激光放大器的啁啾特性，从理论上证了实了利用其增益饱和所引起的自相位调制来对光源啁啾和光纤色散进行啁啾补偿的可行性，并且发现，对于不同脉宽的入射脉冲，光放大器均能发挥相位补偿的作用，这一特性可用来在长距离光纤传输系统中，对微弱啁光脉冲同时进行能量和相位的补偿。     

Femtosecond mode-locked Yb fiber laser for single-mode fiber chirped pulse amplification system

High-peak-power laser systems are based on the chirped pulse amplification (CPA) technique. CPA laser system needs a mode-locked laser oscillator for stable ultrashort pulse laser generation. We report a single-mode fiber CPA system which consists of stable mode-locked Yb-doped fiber laser oscillator with a wide tuning range, chirped fiber Bragg grating stretcher, and two Yb-doped fiber amplifiers. The single-mode fibers can generate high-quality and single-mode beams which are stable for long time.     

High power all-fibered femtosecond master oscillator power amplifier at 1.56 μm

Direct amplification of output from chirped pulse oscillator (CPO) to 3.3?W of average power (pulse energy of 118?nJ in 20?ps pulse duration before compression) was achieved in a properly designed cladding pumped large mode area Er-doped fiber. Various configurations of CPO cavity with different FWHM of output spectrum and pulse duration were investigated. Fourier limit compression with 480?fs pulse duration and 32?kW peak power has been obtained for pulses with 14.8?nm FWHM spectrum. Subsequent nonlinear compression in a standard SMF-28 fiber yielded pulses as short as 145?fs.     

高功率全光纤啁啾脉冲放大激光系统

采用基于非线性偏振旋转原理的光纤被动锁模激光器作为主振荡器。输出信号脉冲的重复频率为30MHz,脉冲半高全宽为265fs。信号脉冲通过全光纤啁啾脉冲激光放大系统展宽至100ps后,经过1级芯径10μm的光纤预放大器和1级芯径50μm的光纤功率放大器将脉冲平均功率放大至10W,斜率效率41.5%。输出脉冲经光栅压缩器将脉宽压缩至594fs。     

高功率超短脉冲激光系统中用AOPDF实现增益窄化补偿的实验研究

超短脉冲激光系统中，足够宽的带宽是获得超短脉冲的先决条件.高增益放大器，特别是再 生放大器的增益窄化效应严重制约着输出激光脉冲的时间特性.将可编程声光色散滤波器(AO PDF)应用到高功率激光系统中，能有效地克服增益窄化效应.实验表明，再生放大器的光谱 宽度由未应用前的27?nm增加到了44?nm，压缩脉冲的宽度减小了一半，从而也使峰值功率 提高了一倍. 关键词： 超短脉冲 增益窄化 光谱整形 可编程声光色散滤波器     

Chirped pulse amplification in single mode Tm:fiber using a chirped Bragg grating

We report femtosecond pulse generation and chirped pulse amplification in Tm:fiber. A mode-locked oscillator operating in the soliton regime produced 800 fs pulses with 5 nm spectral bandwidth, at 40 pJ pulse energy. This oscillator seeded a pre-amplifier that utilizes a Raman soliton self-frequency shift to produce wavelength tunable pulses with 3 nJ energy, reduced pulse duration of 150 fs, and increased bandwidth of 30 nm. For further amplification, the pulses were stretched up to 160 ps using a chirped Bragg grating (CBG). Stretched pulses were amplified to 85 nJ after compression in single-mode Tm:fiber and recompressed with the CBG as short as 400 fs. Compressed pulses were coupled into a highly nonlinear tellurite fiber to investigate the potential of this ultrashort pulse 2-μm fiber source as a pump for mid-IR supercontinuum generation.     

利用啁啾光纤光栅色散特性实现波长可调谐的主动锁模掺铒光纤环行腔激光器

在环形腔主动锁模光纤激光器中引入啁啾光纤光栅，利用啁啾光纤光栅的大色散特性，通过调节调制频率，实现波长调谐，调谐范围2nm。所得脉冲为重复频率2．5GHz，脉宽约60ps的正啁啾脉冲，。     

基于预啁啾管理放大的掺镱锁模光纤激光器

报导了一种采用预啁啾管理放大技术实现的百飞秒级掺镱光纤激光器系统。该系统首先利用非线性偏振旋转技术搭建锁模种子激光,实现重复频率为82.3 MHz、压缩后脉宽接近180 fs的近线性啁啾稳定脉冲序列。种子脉冲通过预放大级和预啁啾管理放大级后获得了平均功率为12 W、压缩后脉宽低于100 fs的脉冲。经过预啁啾管理放大级的压缩后脉冲宽度明显优于种子激光的压缩后脉冲宽度。     

光子晶体光纤飞秒激光非线性放大系统的耦合动力学过程研究

构建了掺镱大模场面积单偏振光子晶体光纤飞秒激光非线性放大系统. 讨论了腔内净色散量和抽运功率对振荡级输出参数的影响和振荡级参数对放大级输出参数的影响. 在本实验条件下, 当腔内净色散量取较大负色散时, 振荡级直接输出的脉冲更宽, 且携带更少的啁啾. 当振荡级抽运4.53 W时, 选择最接近变换极限的脉冲作为种子脉冲, 放大级在60 W抽运时输出压缩后无基底的短脉冲, 宽度为45.7 fs, 平均功率28 W. 振荡级抽运功率增加到5.08 W, 放大级抽运70 W时, 获得最高输出功率34.5 W, 对应脉宽53.5 fs.     

Compression of long-cavity Ti:sapphire oscillator pulses with large-mode-area photonic crystal fibers

Motivated by the pulse compression challenge of novel long-cavity, high-pulse-energy Ti:sapphire laser oscillators, we report on ~280 nm supercontinuum generation and 4.5-times compression of close to transform limited, high-energy oscillator pulses using different large-mode-area photonic crystal fibers and standard chirped mirrors. As input, we used pulses of a long-cavity Ti:sapphire oscillator with 190 nJ pulse energy, 70 fs pulse length and 3.6 MHz repetition rate. Compressed pulses at the fiber/compressor output had a duration of 15–18 fs with up to 100 nJ pulse energy representing as much as 53 % throughput for the fiber/chirped mirror system. Using transform-limited input pulses, we could use short fiber pieces and thus a simple, low-dispersion chirped mirror compressor comprised of one pair of mirrors.     

All-fiber laser seeded femtosecond Yb:KGW solid state regenerative amplifier

A high efficiency compact Yb:KGW regenerative amplifier using an all-fiber laser seed source was comprehensively studied. With thermal lensing effect compensated by the cavity design, the compressed pulses with energy of 1 m J at 1 k Hz and 0.4 m J at 10 k Hz in sub-400-fs pulse duration using chirped fiber Bragg grating(CFBG) stretcher were demonstrated.A modified Frantz–Nodvik equation was developed to emulate the dynamic behavior of the regenerative amplifier. The simulation results were in good agreement with the experiment. Numerical simulations and experimental results show that the scheme can be scalable to higher energy of multi-m J, sub-300 fs pulses.