双飞秒激光测距系统的测量精度分析

对双飞秒激光绝对距离测量系统的测量 精度进行了分析,主要包括激光器量子 噪声、重复频率稳定性和数据采集与处理误差等因素的影响。通过建立双飞秒激光等效采样 的物理模型并与实 验对比,得出各因素对测距精度影响的大小和特点。结果表明,典型飞秒激光器量子极限的 时间抖动对测 距精度能产生10 μm量级的影响;激光器重复频率稳定性引入的测距误差为10－10×L(L为待测距离);数据采集与处理过 程对测量精度有百nm的影响。通过对以上各因素的分析和评价,可为双飞秒激光测距 系统及类似测距系统测量精度的改善提供依据。     

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     

基于光子晶体光纤飞秒激光器的紧凑型太赫兹时域光谱仪

太赫兹时域光谱技术是基于超快激光技术的新型光谱分析手段,在物理、化学、生物、成像、传感以及毒品检测等多个科研和技术领域有着独有的应用优势.     

新一代大功率光子晶体光纤飞秒激光器

以染料激光为代表的第一代飞秒激光始于1981年,使人类第一次在微观世界中进入到飞秒时代.但是,由于染料激光器输出功率较低和运转的不稳定性,使得超快领域的研究受到极大限制.1991年,以掺钛蓝宝石固体激光器为代表的第二代飞秒激光诞生,它所具有的材料稳定性和运转的可靠性,使染料飞秒激光器濒于淘汰.     

光子晶体光纤色散的有限差分法研究

采用基于半矢量波动方程的有限差分法研究了光子晶体光纤(PCF)的色散特性。利用中心差分格式将半矢量波动方程转化为矩阵的特征值问题，进而得到光纤的模式特征和传播常数，并对计算结果进行了分析。数值计算结果表明，半矢量的有限差分法与全矢量的有限差分法和有限元方法求解的数值结果以及测量结果吻合得很好，而比基于标量方程的有效折射率模型得到的结果更为精确，为进一步设计具有适当色散特性的光子晶体光纤提供了理论计算工具。     

激光二极管抽运掺Yb3+光纤放大器获得2.41W超短脉冲输出

对国产掺镱(Yb3 )双包层大模场面积光纤超短脉冲放大器进行了系统的实验研究。以自己搭建的脉冲宽度为2.3ps,重复频率为95MHz的全固态锁模激光器作为种子源,以976nm大功率光纤耦合激光二极管为抽运源,以1.6m国产掺Yb3 双包层大模场面积光纤为增益介质,在11.2W的入纤抽运功率下,将平均功率为100mW的脉冲种子光放大到平均功率2.41W,单脉冲能量达到了25nJ,放大后脉冲的宽度(时域宽度)和光谱都有所展宽。     

基于光子晶体光纤飞秒激光放大器的微纳加工系统

以掺镱大模面积光子晶体光纤(PCF)飞秒激光放大器为光源组建了一套结构紧凑且运行稳定的飞秒激光微纳加工系统,中心波长为1040 nm,重复频率50 MHz,最大平均功率16 W,光栅压缩后脉冲宽度85 fs。利用该套系统在硅片、金属薄膜(Cr膜、Al膜)上演示了微图案的刻划,并与采用重复频率1 kHz的固体钛宝石飞秒激光放大器的加工结果进行对比,发现利用新组建的加工系统进行微纳加工,由于单脉冲能量较小且便于调节,使得刻划微图案时边缘加工效果更容易控制,且避免了加工过程中未加工区域受到的污染,保护了制作衬底。显示了该套系统高重复频率和高平均功率的特性及其在改善微纳加工效果及明显提高加工效率方面的优势。     

简化腔结构的大模场面积光纤锁模激光器

实验研究了基于国产高增益掺Yb3+双包层大模场面积(LMA)光纤的简化腔结构激光器的稳定锁模运转,直接使用塌陷打磨之后的光纤端面作为线型腔中的一端腔镜,利用打磨为0°角之后的光纤端面4%的反射率,在高增益的条件下获得了激光振荡,并进一步利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)获得稳定的锁模输出,得到了平均功率分别为144 mW和120 mW,重复频率均为68 MHz(对应单脉冲能量分别为2.1 nJ和1.8 nJ),脉冲宽度分别为9.9 ps和4.8 ps的超短脉冲输出.通过增加抽运功率,得到了功率分别为150 mW和220 mW的稳定多脉冲输出,对应脉冲个数为两个和四个.进而通过激光谐振腔中的光栅对,实现了波长1020 ～1080 nm宽带可调谐的超短脉冲输出.     

基于光子晶体光纤放大系统的皮秒方波产生

在光子晶体光纤飞秒激光放大系统中,利用液晶空间光调制器的调制特性,实现了对超短激光脉冲实时、可控的脉冲振幅整形,分析了大线性啁啾方波脉冲在放大过程中的频域和时域形状随泵浦功率的变化规律,在此基础上,通过液晶空间光调制器对主放大器前的脉冲频谱形状进行了预先调整,放大后获得了中心波长为1 031 nm,光谱宽度为13 nm,脉宽为15 ps的方波脉冲,证实了采用光谱优化后的飞秒脉冲作种子,可以较好地克服光子晶体光纤放大器增益不均引起的频谱形状的变化。     

飞秒激光在大空气比微结构光纤中增强的非线性光谱展宽

报道了微结构光纤(MF)包层结构对超连续光谱产生影响的实验研究。在中心波长为820nm，脉冲宽度为35fs的激光脉冲作用下，在纤芯都为2μm，空气比分别为60％和80％的微结构光纤中获得不同的光谱展宽。由于空气比的增大，使得微结构光纤的有效模面积变得更小，其中传播的光场更能被局域在光纤纤芯中，非线性效应更加强烈，因此在空气比更大的微结构光纤中获得了更宽的超连续光谱。实验中分别在两种光纤中获得了近700nm(520～1200nm)和近1000nm(从350～1320nm)的超连续光谱，大空气比的微结构光纤中获得的非线性光谱展宽增强了1．25倍。对实验结果作了对比分析，并给出了相应的物理解释。