超短脉冲增益开关半导体激光系统研究进展

由增益开关半导体激光器和相应的注入锁定技术、脉冲压缩与整形技术、脉冲放大技术组成的激光系统可以产生高质量的皮秒级脉冲输出。近些年,相关技术领域新的研究进展使其产生的超短脉冲激光具有更高的输出功率、更窄的脉宽、更高的脉冲质量以及更灵活的可调谐性能,并因而得到更广泛的应用。对几方面技术最新的研究进展做了综述,总结了超短脉冲增益开关半导体激光系统的新应用,为其将来的研究提供参考。     

低速湍流中的气动光学效应实验研究

应用二维哈特曼(Hartmann)波前测量系统，对光束在二维低速热射流传输中的气动光学效应进行了测量。应用模式法，通过孔径斜率进行了波前重构，结果表明热射流使波前产生较强的随机畸变。同时通过对子孔径波前斜率的时间变化测量结果进行了相关函数计算，计算显示出互相关函数随空间相对位置表现出一定规律的变化，由此分析了热射流场中涡结构的运流速度、涡结构尺度等湍流中重要的特性。这些初步测量和分析结果表明通过哈特曼波前测量法既可研究光束在湍流场中引起的波前变化规律，同时还可以应用于湍流场流场参数的间接分析。     

拉锥光纤产生超连续谱的研究进展

随着拉锥理论的发展和拉锥工艺的提高,拉锥光纤中超连续谱的产生成为近年来的研究热点。通过拉锥,可以灵活调整光纤的色散和非线性效应,对超连续谱的产生具有重要意义。首先简要介绍了拉锥技术,然后分别介绍了拉锥普通光纤和拉锥光子晶体光纤中超连续谱产生的研究进展,最后对拉锥光纤产生超连续谱的发展和应用作了展望。     

两路光纤激光器自组织相干合成实验研究

 建立了两路光纤激光器自组织相干合成的理论模型,并进行实验验证。结果表明,通过能量的相互注入,可以实现光纤激光器的自组织相干合成,合成效率达到92%。当外界基本没有干扰时,远场光斑为稳定、高对比度的干涉条纹,激光器阵列输出模式为异相模,与理论分析的结果一致;当外界环境存在轻微干扰时,实验出现条纹移动现象,输出模式也不再是恒定的异相模。对外界干扰对自组织相干合成的影响进行了数值分析,结果表明：外界干扰的幅度与频率越大,两束激光的相位差的变化幅度与频率也就越大;当外界干扰超过一定程度,两束激光之间的相位差将不能被锁定,始终处于变化状态。     

光纤激光器的相干合成技术

光纤激光器合成技术作为有望突破单根光纤激光器输出功率限制的方案之一而备受关注,发展非常迅速.利用相同数量的激光器,相干合成理论上能够得到更高的轴上光场强度,更集中的远场能量分布,从而得到广泛关注.文中从4个方面对光纤激光器的相干合成技术进行了介绍:自组织相干合成技术、外腔选模相干合成技术、相位实时控制相干合成技术和SBS相干合成技术.详细介绍每一种方案的发展现状和实验进展,并讨论了各方案的可扩展性.最后,对光纤激光器相干合成技术发展的相关问题进行了简要的探讨.     

177.6 W全光纤超连续谱光源

超连续谱光源在众多科学领域具有广泛而重要的应用, 近年来一直是国际研究热点. 回顾了利用连续光激光器和脉冲光激光器抽运光子晶体光纤产生超连续谱光源的形成机制以及近几年来两种机制下高功率超连续谱光源所取得的进展, 分析了在提高超连续谱光源输出平均功率过程中需要克服的难题. 报道了国防科学技术大学通过优化超连续谱光源的整体结构, 攻克了低损耗熔接、光纤端面抗损伤、热处理以及非线性效应的有效控制等关键技术, 成功研制出一种全光纤结构、输出平均功率为177.6 W的超连续谱光源, 光谱范围覆盖1064-2000 nm, 10 dB光谱带宽约740 nm, 光-光转换效率高达56%, 功率水平为国际领先.     

基于超连续谱的光子晶体光纤表面等离子体效应

提出了利用光子晶体光纤空气孔塌缩技术制作光子晶体光纤表面等离子体共振传感器,构建了空气孔完全塌缩的光子晶体光纤表面等离子体共振传感器模型,并模拟计算了其中的表面等离子体共振效应。制作了全光纤化的波长检测型的光子晶体光纤表面等离子体共振传感器,利用超连续谱光源进行了相关实验。实验结果表明:以空气为待测环境介质时,对应的共振波长为465 nm,与理论计算相符合。     

光纤激光器自组织相干阵列的理论分析

分析了光纤激光器自相干阵列最简单的情况——两个光纤激光器之间的相位锁定过程。建立了该过程的数学模型,并对它的时间特性和输出光束的模式进行了理论和数值分析,讨论了运行频率差和耦合系数对锁相过程的影响。对于运行频率相等的两个光纤激光器,当两个光纤激光器初始相位差不为0时,相位锁定后的激光器阵列输出模式为异相模;对于运行频率不等的情形,给出了锁相运行对两个光纤激光器运行频率差的要求,并分析了降低这种要求的几种方法。     

2 μm波段半导体可饱和吸收镜被动调Q光纤激光器

基于半导体可饱和吸收镜和光纤光栅实现了稳定的2 m波段被动调Q光纤脉冲激光器,输出激光的中心波长为1958.2 nm。随着泵浦功率的增加,输出脉冲的重复频率不断增加,而对应脉冲的宽度不断减小。输出脉冲重复频率的变化范围为20～80 kHz,脉冲宽度的变化范围为490 ns～1 s。当泵浦功率为1.3 W时,调Q光纤激光器的最大平均输出功率为91 mW,脉冲重复频率为80 kHz,脉冲宽度为490 ns,对应的最大单脉冲能量约为1.14 J。     

光子晶体光纤模场直径增加方法

通过加热光子晶体光纤,其包层中空气孔由于表面张力的作用而塌缩减小。理论和实验结果表明,空气孔的塌缩在满足波导的渐变条件下,引入的能量损耗非常小。空气孔的塌缩减小,可以有效地增加光子晶体光纤的模场直径,从而不仅可以提高光耦合的效率和光纤端面的损伤阈值,而且可以降低与其它模场直径不匹配的普通光纤的熔接损耗。