高功率全光纤1.6微米类噪声方形脉冲激光器

报道了一种工作波长在1.6μm的哑铃形结构高功率铒镱共掺全光纤锁模激光器.无隔离器结构设计以及大模面积双包层铒镱共掺光纤的使用,使振荡器可稳定高效地工作于较高泵浦功率下.证明了不同带内吸收系数的铒镱共掺光纤对输出波长有极其重要的影响,带内吸收调控可作为一种有效的波长控制方法.实验中,利用高带内吸收光纤获得了稳定的1.6μm高功率、大能量纳秒类噪声方形脉冲输出,最大平均输出功率和单脉冲能量分别为1.16 W和1.26μJ.同时研究了附加插入损耗对所设计激光器输出特性的影响,当总附加插入损耗为10 d B时,激光器仍然可以稳定发射1.6μm类噪声方形脉冲,说明利用高带内吸收系数的铒镱共掺光纤设计的激光器对1.6μm输出波长具备极强的鲁棒性.对于过大的附加插入损耗, 1.6μm输出波长会被完全抑制.     

全光纤激光器自启动锁模特性的理论研究

分析了带非线性放大光纤环的全光纤激光器的自启动锁模特性，得到了计算该激光器中光脉冲的有效能量增益的理论模型．结果表明，激光器的自启动锁模同掺Ｅｒ３＋光纤的增益及纤芯的有效截面积有关，并计算了自启动锁模的阈值峰值功率大小．应用本文的理论模型能成功地解释观察到的实验现象．     

全光纤主动锁模2 μm掺铥脉冲激光器

报道了全光纤结构主动锁模掺铥脉冲激光器,中心波长为1950 nm。利用电光相位调制器对光纤激光器进行腔内相位调制,获得了重复频率为11.884 MHz的主动锁模脉冲输出,脉宽为816 ps。改变泵浦功率、调制信号的频率和幅度,获得了重复频率为4~18 kHz的弛豫振荡调制稳定脉冲输出。锁模和弛豫振荡调制获得的输出脉冲能量波动低于7%。     

被动谐波锁模掺Yb3+光纤环形激光器

 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，从掺Yb³⁺光纤环形激光器中得到稳定高阶谐波锁模光脉冲。理论分析了工作于正色散区的掺Yb³⁺光纤环形激光器的特性。实验中观测到了掺Yb³⁺光纤环形激光器3种不同演化方式产生高阶锁模光脉冲。4阶谐波锁模脉冲（107.2 MHz重复频率）经过1 m长高掺杂Yb³⁺光纤放大器放大后产生了平均功率100 mW，脉宽22.8 ps的脉冲，最后经过光栅压缩得到了平均输出功率20 mW，脉宽307 fs，脉冲中心波长1 051.2 nm，带宽13.76 nm的激光。     

基于石墨烯的全光纤主动锁模激光器

利用光纤倏逝波耦合效应,设计了一种基于石墨烯全光纤结构的主动锁模激光器。该石墨烯全光纤锁模器件基于侧面腐蚀的单模光纤,构建了银/聚二甲基硅氧烷（PDMS）/石墨烯的电容型结构,腐蚀的单模光纤置于PDMS和石墨烯之间。实验结果显示,在电容结构两端施加与激光腔的共振频率一致及其整数倍的周期性方波电压信号,并对腔内光进行调制,可实现1558 nm光纤激光器的主动锁模。所设计的主动锁模激光器获得了基本频率及二次谐波的锁模脉冲,重复频率分别为12.2 MHz和24.4 MHz,实现了电控重复频率的脉冲输出。这种石墨烯全光纤锁模器件具有低成本、低功耗的优势,为实现灵活可控的主动锁模激光器提供了新思路。     

基于类噪声方波脉冲的掺铒光纤激光器

搭建了长腔"8"字型掺铒光纤激光器,并对产生的谐波锁模方波脉冲进行了实验研究.结果表明,该脉冲具有光滑的宽带光谱,示波器上显示为方波脉冲,但自相关迹证实其为类噪声脉冲,即为类噪声方波脉冲;通过调节偏振控制器和泵浦功率等激光器腔内参量,获得了高达5阶的谐波锁模类噪声方波脉冲;该类噪声方波脉冲并非可以无限增大脉冲能量,而是在一定条件下产生脉冲分裂,出现谐波锁模方波脉冲现象.     

掺镱光纤激光器自脉冲与自脉冲内的自锁模研究

采用单端连续抽运方式, 对自由运转的双包层掺镱光纤激光器的输出特性进行了详细的实验研究. 实验中不但观察到了自脉冲, 而且首次在自由运转的光纤激光器中观察到自锁模现象, 对它们产生的物理机理进行了相应的理论分析. 分析表明: 增益光纤的弱(未) 抽运部分对信号光的吸收导致光纤激光器内自脉冲的出现, 轴向模之间的拍频和自相位调制导致自锁模现象的出现, 而受激拉曼散射、 受激布里渊散射等非线性效应使它们进一步增强. 当抽运光功率略高于阈值时, 自脉冲宽度比较宽, 随抽运光功率增加自脉冲的脉宽变窄; 自脉冲包络面内的自锁模脉冲的宽度随抽运光功率增加也变窄, 进一步增加抽运光功率, 自脉冲和自脉冲包络面内的自锁模现象消失. 实验测得自锁模脉冲的间隔为224 ns, 最大(小) 自锁模脉冲的半高全宽约为35.0 ns (6.3 ns); 测得信号光的中心波长为1090 nm, 谱线半高全宽的最大(小) 值约为7.05 nm (2.01 nm).     

皮秒光纤激光脉冲两个关键问题的研究

窄带耗散孤子锁模光纤激光器可以产生接近变换限制的皮秒脉冲,但受非线性相移的限制,输出脉冲重复频率不能通过增加腔长来降低,脉冲能量仅在0.1 nJ以下,严重制约着这类皮秒脉冲的实际应用。提出一种通过耦合器抽取腔内脉冲能量、抑制腔内非线性相移积累,进而允许增加腔长来降低窄带耗散孤子皮秒光纤激光脉冲重复频率的方法。运用该方法,成功地将激光器重复频率由35.2 MHz降低到了1.77 MHz,且脉冲时频特性保持不变。提出了一种基于级间FBG陷波滤波的抑制皮秒脉冲光纤放大中光谱展宽的方法。通过简单地使用级间陷波滤波器,既可窄化第一级光纤放大器后的输出脉冲谱宽,允许采用第二级光纤放大器进一步提升脉冲能量,而且,还可将脉冲重塑为近高斯形,利用高斯脉冲光谱展宽斜率小的特点,允许第二级光纤放大器将脉冲能量提升得更高。利用该方法,在RMS（均方值）谱宽保持0.4 nm以内的前提下,10 ps脉冲经标准单模光纤放大器后,能量可由0.2 nJ可提升到10 nJ以上。     

高重复频率短脉冲全光纤激光系统

采用时分复用技术在输出80 MHz重复频率光纤锁模激光器的基础上,实现了重复频率倍增,获得了160 MHz的高重复频率输出。理论和实验研究了高重复频率短脉冲在大模面积掺Yb3+光纤中的放大特性,实验上获得了输出平均功率105 W,脉冲宽度12.4 ps,重复频率160 MHz的高重复频率短脉冲光纤激光系统。     

高重复频率短脉冲全光纤激光系统

采用时分复用技术在输出80MHz重复频率光纤锁模激光器的基础上,实现了重复频率倍增,获得了160MHz的高重复频率输出。理论和实验研究了高重复频率短脉冲在大模面积掺Yb3+光纤中的放大特性,实验上获得了输出平均功率105W,脉冲宽度12.4ps,重复频率160MHz的高重复频率短脉冲光纤激光系统。     

Generation of multi-wavelength square pulses in the dissipative soliton resonance regime by a Yb-doped fiber laser

Multi-wavelength square pulses are generated in the dissipative soliton resonance(DSR) regime by a Yb-doped fiber laser(YDFL) with a long cavity configuration. The spectral filter effect provided by a passive fiber with low-stress birefringence facilitates the establishment of multi-wavelength operation. Through appropriate control of the cavity parameters,a multi-wavelength DSR pulse can be generated in single-and dual-waveband regions. When the multi-wavelength DSR works in the 1038 nm waveband, the pulse duration can broaden from 2 ns to 37.7 ns. The maximum intra-cavity pulse energy is 152.7 nJ. When the DSR works in the 1038 nm and 1080 nm wavebands, the pulse duration can be tuned from2.3 ns to 10.5 ns with rising pump power. The emergence of the 1080 nm waveband is attributed to the stimulated Raman scattering(SRS) effect. Our work might help a deeper insight to be gained into DSR pulses in all-normal-dispersion YDFLs.     

光孤子脉冲在光纤放大器中的传播

本文建立了包括增益色散,受激喇曼散射,双光子吸收效应的理论模型,讨论了光孤子脉冲在光纤放大器中的传播.数值计算结果表明:在反常色散范围内,光孤子的放大是不稳定的.增益色散导致光脉冲对称分裂,而受激喇曼散射则导致不对称的分裂.在增益色散和受激喇曼散射的共同作用下可获得新的时域和频域特征.有限带宽的放大能抑制受激喇曼散射引起的自频移.本文对有啁啾的光孤子脉冲的放大也进行了分析.     

高功率全光纤激光器特性

介绍了采用国产光纤光栅研制的全光纤激光器,单端泵浦获得468 W的连续激光输出。从理论上分析了光纤光栅的反射率与波长的关系,计算了输出谱宽值,与实验测得的数据相符。全光纤激光器的光-光转换效率达到70%,且随着功率的增加,光纤光栅的中心波长有向长波方向漂移的趋势。在最高输出功率下180 s之内输出功率波动在0.04%以内。     

利用全光纤结构Michelson腔实现两路高功率双包层光纤激光器相干合成

Michelson腔技术是实现激光相干合成的有效方案. 利用Michelson腔技术, 实现了全光纤结构下的两路光纤激光器的相干合成, 获得了功率为11.75 W, 效率为95.76%的相干输出. 实验研究了相干合成效率与激光腔长差的关系以及抽运对称性对相干合成效率的影响. 实验表明相干合成效率极易受激光腔长差的影响, 不同腔长差下相干合成效率差异可达18%以上, 且存在最佳腔长差; 抽运对称性对相干合成效率的影响在2%以内.     

Flexible pulses from carbon nanotubes mode-locked fiber laser

We demonstrate a flexible erbium-doped pulsed fiber laser which achieves the wavelength and pulse width tuning by adjusting an intracavity filter. The intracavity filter is flexible to achieve any of the different wavelengths and bandwidths in the tuning range. The wavelength and width of pulse can be tuned in a range of ~ 20 nm and from ~0.8 ps to 87 ps,respectively. The flexible pulsed fiber laser can be accurately controlled, which is insensitive to environmental disturbance.     

全光纤光反馈环形腔结构多路激光被动相干合成

提出了基于全光纤光反馈环形腔结构的多路光纤激光相干合成方案,实现了多路激光的被动相干合成。全光纤结构避免了传统孔径拼接输出结构的旁斑能量耗散问题,保证了合成光束的光束质量。开展了实验研究,实现了4路光纤激光的相干锁相输出,获得时域、空域特性均十分稳定的合成光束,合成效率为96.1%,取得较好的合成效果。     

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.     

Improvement of the fiber raman soliton laser for femtosecond optical pulse generation

Femtosecond optical pulses generated from a synchronously pumped fiber Raman soliton laser (FRASL) have been shown to have large excess noise and high background light (i.e., the pedestal) levels. In this paper, to improve the FRASL, the operation characteristics of the FRASL are investigated both theoretically and experimentally. It is shown that real femtosecond soliton oscillation in the FRASL can be obtained only when the soliton self-frequency shift (SSFS) effect in the fibers is suppressed and proper choices of both the Stokes oscillation wavelength and the pump power level are required for the SSFS suppression in the FRASL. By using a tunable all-fiber Raman ring laser, optical pulses as short as 400 fs with a low white AM noise level of -120 dBc / Hz have been generated from the compact FRASL with SSFS suppression. Based on the theoretical analyses, we propose to use an intracavity saturable absorber to prevent the generation of high-level Stokes background light in the FRASL, and the feasibility of this method is shown by numerical simulations.     

100 W全光纤声光调Q光纤激光器实验研究

报道了一台全光纤结构主振荡功率放大(MOPA)型掺镱脉冲光纤激光器,以光纤光栅为腔镜,光纤型声光调Q的光纤激光器为种子源,通过两级掺镱双包层光纤放大器实现功率放大。对声光调Q的光纤激光器输出特性进行了研究,比较了不同泵浦波长、不同重复频率对激光输出功率和脉冲宽度的影响,并实现了最短脉冲宽度25 ns、单脉冲能量45 μJ的脉冲激光输出。在重复频率50 kHz时,对脉冲宽度130 ns、平均功率0.6 W的种子光进行放大,得到了平均功率102.5 W、脉冲宽度约240 ns的激光输出。