全保偏被动同步的双色锁模光纤激光器的实验研究

设计并搭建了被动全光同步的全保偏光纤激光系统,该系统能够长时稳定输出时域精确同步的双色超快脉冲。被动同步系统包含两台基于非线性放大环形镜锁模的掺铒与掺镱全保偏光纤激光振荡器,采用主从注入式整体结构,借助注入脉冲在从激光谐振腔中引入的非对易非线性相移,获得了自适应同步的锁模脉冲输出。通过优化主激光注入脉冲能量和从激光器腔内滤波带宽等实验参数,获得了长达26 mm的腔长失配容忍度。该脉冲同步系统具有结构简单、即插即用、稳定性好、保偏输出等优点。     

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.     

国产光子晶体光纤实现4.6W全光纤超连续谱输出

采用自行搭建的被动锁模皮秒脉冲掺镱光纤激光器作为抽运源,将其输出尾纤与国产光子晶体光纤(PCF)进行低损耗熔接,构成全光纤结构的高功率超连续谱(SC)光源。全光纤结构提高了超连续谱产生系统的稳定性和转换效率。实验观察了皮秒脉冲在正常色散区抽运光子晶体光纤产生超连续谱过程,并对超连续谱的产生机理进行了理论解释。该光源输出平均功率为4.6W的超连续谱,超连续光谱展宽超过1000nm,光光转换效率为54%。     

全光纤超短脉冲掺Yb3+光纤环形激光器

讨论了自启动被动锁模掺Yb³⁺光纤环形激光器产生短脉冲的机理，并研制出全光纤结构超短脉冲掺Yb³⁺光纤环形激光器.采用两个976nm半导体激光器级联抽运作为抽运源，高掺杂浓度掺Yb³⁺光纤作为增益介质，利用光纤的非线性偏振旋转效应，得到自启动、十分稳定的ps量级锁模光脉冲.激光器锁模阈值功率260mW，输出功率25mW，锁模光脉冲中心波长1056nm，3dB带宽11.7nm，重复频率20MHz.与其他结构光纤激光器相比，这种全光纤结构具有更高的效率和更好的稳定性. 关键词： 环形光纤激光器 3+光纤')" href="#">高掺杂浓度掺Yb³⁺光纤 自启动 被动锁模     

超低频率全正色散半导体可饱和吸收镜被动锁模光纤激光器

 通过延长激光器环形腔腔长,利用高浓度掺杂的单模掺镱光纤,搭建了超低重复频率、全正色散结构的半导体可饱和吸收镜被动锁模光纤激光器。激光器的中心波长、重复频率、平均功率及单脉冲能量分别为1 064 nm,281.5 kHz,11 mW和39 nJ。为了稳定中心波长,实现自启动,激光器腔体内接入了一个带通滤波器。该激光器运行稳定,无调Q不稳定现象,极大减小了半导体可饱和吸收镜被损坏的机会。     

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.     

耗散孤子分裂过程的实时测量研究

色散傅里叶变换技术为研究被动锁模光纤激光器中孤子各种瞬时、复杂、非重复的非线性过程提供了一种强有力的实时测量手段。利用色散傅里叶变换技术研究了基于非线性偏振旋转技术的被动锁模光纤激光器中耗散孤子分裂的整个实时动态过程。研究发现,当泵浦功率为280 mW时耗散孤子发生分裂,耗散孤子分裂前首先由噪声背景脉冲产生单孤子脉冲。与泵浦功率为180 mW时的单孤子锁模状态不同的是,分裂前的单孤子的光谱上有新的光谱成分产生。这个新的频率成分会随着孤子脉冲在谐振腔中循环的圈数不断放大和展宽,并最终演化为一个新的耗散孤子脉冲。本研究对明确被动锁模光纤激光器中耗散孤子的产生和分裂机理有着重要的意义。     

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.     

基于非线性偏振旋转效应的多波长掺铥锁模光纤激光器

运用非线性偏振旋转效应实现了一种掺铥锁模多波长光纤激光器.采用环形腔结构,以1 565nm半导体光源为泵浦源,3m长掺铥光纤为增益介质.利用非线性偏振旋转效应进行滤波.当泵浦功率在800mW时,通过调节光纤偏振控制器,激光器出现了被动锁模状态的脉冲输出,脉冲重复频率为3.178MHz,脉冲宽度为617ps.进一步增加泵浦功率,激光器进入多波长输出的工作状态.调节偏振控制器在室温下得到1~5个稳定的波长激光输出,边摸抑制比为40~60dB.     

高功率掺铥光纤激光器及其在生物组织切割中的应用

搭建了一个连续波高功率掺铥光纤激光器,并进行了生物组织切割研究。利用自制光纤光栅搭建了线形腔掺铥光纤激光种子源,种子源输出波长为1 941.10 nm,光信噪比为75 dB,50 min内的波长抖动和功率抖动分别小于0.04 nm和0.265 dB,斜率效率和最大输出功率分别为5.6%和186 mW。基于主振荡功率放大结构,分别搭建了前置光放大器和主光放大器,两放大器的斜率效率分别为14.3%和35.86%,经过两级放大后得到21.9 W的激光输出。利用经光束整形后的激光光束进行了生物组织切割实验。设计了多组实验观察该激光器在不同功率和移动速度情况下,切割深度的变化情况。实验表明该掺铥光纤激光器具有良好的切割作用,在生物医学领域具有应用潜力。     

高功率掺铥光纤激光器及其在生物组织切割中的应用EI北大核心CSCD

搭建了一个连续波高功率掺铥光纤激光器,并进行了生物组织切割研究。利用自制光纤光栅搭建了线形腔掺铥光纤激光种子源,种子源输出波长为1941.10 nm,光信噪比为75 dB,50 min内的波长抖动和功率抖动分别小于0.04 nm和0.265 dB,斜率效率和最大输出功率分别为5.6%和186 mW。基于主振荡功率放大结构,分别搭建了前置光放大器和主光放大器,两放大器的斜率效率分别为14.3%和35.86%,经过两级放大后得到21.9 W的激光输出。利用经光束整形后的激光光束进行了生物组织切割实验。设计了多组实验观察该激光器在不同功率和移动速度情况下,切割深度的变化情况。实验表明该掺铥光纤激光器具有良好的切割作用,在生物医学领域具有应用潜力。     

石墨烯被动锁模全正色散掺镱光纤激光器中的暗脉冲及其谐波

报道了一种基于石墨烯被动锁模的全正色散掺镱环形光纤激光器. 在激光器腔中应用激光诱导沉积法制备的石墨烯可饱和吸收体, 通过调节抽运光功率和偏振控制器的角度分别得到了明脉冲及其二阶谐波, 暗明脉冲对和暗脉冲及其二、三阶谐波这三类不同的脉冲. 其中, 暗明脉冲对和暗脉冲在基于石墨烯被动锁模的掺镱光纤激光器实验中都是第一次被观察到. 本文根据实验结果结合模拟分析了暗脉冲的产生机理, 并研究对比了明脉冲谐波和暗脉冲谐波产生的原因.     

LD泵浦的准连续输出双包层掺镱光纤激光器

介绍了光纤激光器的理论模型和结构组成,搭建了976nm激光二极管（LD）泵浦的准连续输出双包层掺镱光纤激光器系统。制作了激光脉冲电源方波发生电路,该电源在脉冲工作模式下重频≤1000Hz,脉宽从10μs-50ms可调,占空比≤50％。分析了稀土掺杂双包层光纤的各项性能和能级系统,并实验研究了准连续掺镱双包层光纤激光器的输出特性。在最大泵浦功率为8．12w,重频为50Hz和脉宽为10ms下,测得其最大脉冲输出功率为2．67w。     

基于棒状光子晶体光纤的35W重复频率可调皮秒掺镱光纤激光器

针对激光切片技术缺少重频可调激光光源,设计了一种脉冲平均功率35.4W,脉宽12ps,重复频率300kHz～1MHz可调的高功率掺镱光纤皮秒脉冲激光器。激光器采用全光纤振荡器及预放大系统,配合基于棒状光子晶体光纤的主放大系统,并通过在级联放大中加入声光调制器(AOM)调控重复频率,从而实现重复频率可调的高功率皮秒脉冲输出。激光器振荡器及预放大部分的全光纤设计,相较于空间耦合放大具有光路结构简单、环境稳定性高等特点,有望推动高能量飞秒光纤激光工业化进程,提升其在复杂使用环境的适应性。     

超短脉冲光纤激光器新进展及其应用

超短脉冲光纤激光器是目前激光技术研究领域中最具有活力的研究课题．有着巨大的应用前景。本文介绍超短脉冲光纤激光器的发展概况及最新进展，论述掺稀土超短脉冲光纤激光器原理，对其关键技术及多种新型技术方案做了介绍和比较，分析超短脉冲激光器的应用前景及发展趋势。     

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。     

基于反馈参数调制的掺铒光纤激光器混沌同步

提出了一种基于反馈参数调制控制超混沌同步的方法，并应用于双环掺铒光纤激光器系统.针对此种方法所具有的相位模糊问题，设计出了自动消除反相位的电路，数值模拟表明只要适当选择反馈强度值，就能实现两双环掺铒光纤激光器系统的精确同步. 关键词： 超混沌同步 双环掺铒光纤激光器 反馈参数调制法 反相位     

宽光谱全正色散锁模掺镱光纤激光器

介绍了一种全正色散宽光谱被动锁模掺镱光纤激光器,利用非线性偏振旋转技术实现全正色散掺镱光纤激光器的被动锁模.当泵浦功率输出为500mW时,激光脉冲输出功率大于139mW,重复频率约为28.1MHz,脉冲宽度为3.8ps.为了进一步研究全正色散光纤激光器的宽光谱输出特性,在腔内熔接50m单模光纤,同时去除双折射滤波片,在泵浦功率为500mW时,观察到稳定锁模单脉冲耗散孤子,光谱范围为1 005~1 140nm,输出激光脉冲最大平均功率为90mW,重复频率为3.58MHz,脉冲宽度为519ps.     

基于抛物线演化的宽光谱光纤啁啾脉冲放大系统

为了满足光纤激光器在宽光谱高能量应用领域的要求,搭建了一种结构紧凑的光纤型宽光谱啁啾脉冲放大系统。将色散管理型锁模激光器产生的高斯型脉冲作为种子源,注入到正色散掺铒光纤放大器中进行自相似放大,脉冲将逐渐演化成抛物线型,此过程中脉冲的谱宽和能量都迅速增大。随后脉冲经色散补偿光纤的时域展宽,双包层铒镱共掺光纤的功率放大,透射光栅对压缩后实现了高能量的宽光谱输出。并结合理论模拟,优化了激光器的各元件参数,最终在中心波长1 560 nm处实现了光谱宽度为30 nm,平均功率为1.3 W,脉宽为587 fs,重复频率为40.1 MHz的宽光谱高能量激光输出。该激光器结构紧凑,稳定性好,对光学频率梳、光通信等应用领域具有一定研究价值。     

基于全保偏光纤利用脉冲同步技术差频产生中红外皮秒激光

搭建了主-从结构的全光被动同步激光器,将主激光器输出脉冲功率放大后注入从激光器,利用注入脉冲在从激光器中的交叉相位调制效应,实现了1029.9 nm泵浦光与1585.5 nm信号光的脉冲同步。采用声光调制器进行选频并配合级联光纤放大,提高了泵浦光脉冲的峰值功率,并通过优化光纤链路长度有效控制了泵浦光光谱展宽。该双色同步脉冲在PPLN晶体中进行非线性差频处理,当重复频率为100 kHz时,获得了3 dB光谱带宽为0.77 nm、中心波长为2940 nm的线偏振皮秒脉冲,最大单脉冲能量为1.8μJ,泵浦光转化效率为49.6%。