高功率2.97μm中红外被动调Q掺钬ZBLAN光纤激光器

<正>中红外调Q脉冲光纤激光器在光电对抗、激光微创手术、工业加工和非线性波长变换等领域有着重要的应用前景,已引起了国内外研究者的高度关注。2012年开始,美国亚利桑那大学的Zhu等报道了利用Fe3+…ZnSe晶体和石墨烯作为可饱和吸收体被动调Q掺Er3+ZBLAN光纤激光器和被动调Q掺Ho3+ZBLAN光纤激光器,所实现的最长波长为2.93μm,最高脉冲能量为2.0μJ。近年来,我国在2μm波段脉     

石墨烯被动调Q掺Nd3+激光器研究进展

石墨烯是一种具有独特光学特性的2维碳纳米材料,利用其饱和吸收特性制成的被动调Q开关具有稳定性好、响应波长宽(可见光到中红外)、恢复时间短(约100fs)、非饱和吸收损耗少、制作方法简单、价格便宜等优点,广泛地应用于被动调Q脉冲激光领域。重点对石墨烯被动调Q掺Nd3+激光器研究进展进行了总结,分析了发展趋势,并指出性能优良的石墨烯饱和吸收体是其发展的关键。     

基于石墨烯被动调Q Nd∶YAG晶体微片激光器

设计了以石墨烯作为可饱和吸收体的被动调Q掺钕钇铝石榴石晶体(Nd∶YAG)微片激光器。该激光器采用三明治结构,附有石墨烯薄层的YAG晶体紧密压贴于工作物质Nd∶YAG晶体上,晶体端面镀膜作为端面镜构成平行平面谐振腔。采用光纤耦合输出激光二极管端面抽运技术,利用石墨烯的可饱和吸收作用,在注入功率为1.17W时实现微片激光器的调Q运转,获得波长1064.6nm,重复频率300～807kHz可调,最小脉冲宽度75ns的激光输出。激光器最大输出功率38.4mW,最大单脉冲能量54.7nJ。     

基于石墨烯被动调Q Nd:YAG晶体微片激光器

设计了以石墨烯作为可饱和吸收体的被动调Q掺钕钇铝石榴石晶体(Nd:YAG)微片激光器。该激光器采用三明治结构,附有石墨烯薄层的YAG晶体紧密压贴于工作物质Nd:YAG晶体上,晶体端面镀膜作为端面镜构成平行平面谐振腔。采用光纤耦合输出激光二极管端面抽运技术,利用石墨烯的可饱和吸收作用,在注入功率为1.17 W时实现微片激光器的调Q运转,获得波长1064.6 nm,重复频率300~807 kHz可调,最小脉冲宽度75 ns的激光输出。激光器最大输出功率38.4 mW,最大单脉冲能量54.7 nJ。     

大模场双包层掺镱光子晶体光纤反射式石墨烯被动调Q锁模激光器

报道了基于石墨烯可饱和吸收镜的被动调Q锁模光纤激光器。激光器以大模场双包层掺镱光子晶体光纤为增益介质,采用线形腔结构。在抽运功率12 W时,得到了最高115mW的调Q锁模脉冲输出。输出峰值波长1039nm,光谱的半峰全宽为6nm。对实验结果及现象进行了详细的讨论和分析。     

Cr~(4+)∶YAG-Nd~(3+)∶YAG复合型单晶光纤及其被动调Q激光器

研究了被动调Q激光器选用激光加热基座法(LHPG)生长的Cr4+∶YAGNd3+∶YAG一体化复合型单晶光纤。初步实验结果表明该单晶光纤完全满足全固化被动调Q激光器的要求。对配置两种不同结构输出镜时分别对应的输出光束的特性进行了观测。已实现了脉宽9ns,最大平均输出功率达19mW,频率为10kHz的调Q激光。     

基于氧化石墨烯与钙钛矿复合材料的被动调Q激光器北大核心CSCD

卤化物钙钛矿独特的物理结构和电子结构,使其表现出了明显优于传统半导体材料的非线性光学性能。本文报道了氧化石墨烯与钙钛矿复合材料(GO&CH3NH3PbI3)作为可饱和吸收体(SA)在被动调Q激光器中的应用。实验表明,氧化石墨烯的超快电荷传输特性和钙钛矿的强电荷产生效率可以结合在一起。GO&CH3NH3PbI3复合材料表现出更强的饱和吸收性能。将GO&CH3NH3PbI3 SA插入Nd∶YVO4全固态被动调Q激光器谐振腔内,实现了1064nm调Q脉冲的输出。当抽运功率增加到65W时,激光器平均输出功率为350mW。此时,激光器输出的调Q脉冲宽度为340ns,重复频率为1773kHz,射频信号信噪比为46dB。     

Cr4+:YAG-Nd3+:YAG复合型单晶光纤及其被动调Q激光器

研究了被动调Q激光器选用激光加热基座法(LHPG)生长的Cr^4 ：YAG-Nd^3 ：YAG一体化复合型单晶光纤。初步实验结果表明该单晶光纤完全满足全固化被动调Q激光器的要求。对配置两种不同结构输出镜时分别对应的输出光束的特性进行了观测。已实现了脉宽9ns，最大平均输出功率达19mW，频率为10kH2的调Q激光。     

主动调Q全光纤激光器的发展评述

调Q全光纤激光器相比非全光纤激光器具有效率高、结构紧凑和携带方便等潜在优点,并且主动Q开关的重复频率稳定、易于控制,所以全光纤化和主动Q开关的完美结合将引发调Q光纤激光器质的飞跃。在调Q全光纤激光器的发展历程中,布喇格光栅的出现是调Q全光纤激光器发展的重要一步,Q开关的光纤化更是关键的环节。目前,已光纤化的主被动Q开关均很常见,但主动光纤型Q开关技术并不成熟,或许将传统工艺上比较成熟的声光或电光Q开关光纤化是解决该问题的可行途径。     

调Q双包层光纤激光器研究新进展

综述了近几年来在高能量输出（毫焦）、高重复频率（千赫兹）、纳秒级脉冲输出的调Q光纤双包层光纤激光器研究的最新进展,包括饱和吸收体和受激布里渊散射被动调Q、声光和电光主动调Q等,并分析各自的特点。最后讨论了国内外调Q双包层光纤激光器的研究现状和发展前景     

基于半导体可饱和吸收镜的可调谐光纤激光器

为了实现锁模光纤激光器的波长可调谐, 采用半导体可饱和吸收镜(SESAM), 搭建了环形腔被动锁模掺镱光纤激光器。在腔内无偏振控制器及可调谐滤波器等器件的前提下, 通过改变光纤跳线端面至SESAM的距离, 实现光谱在1029.5nm~1042.7nm之间的稳定可调谐, 基频重复频率为18.0MHz, 脉冲宽度为130ps, 锁模脉冲信噪比达44dB。结果表明, 该锁模光纤激光器具有较高的信噪比及较宽的可调谐范围。该研究为可调谐被动锁模光纤激光器的研制提供了重要的参考价值。     

基于氧化石墨烯被动锁模的窄线宽皮秒脉冲掺铒光纤激光器

报道了用氧化石墨烯作为可饱和吸收体的全光纤结构皮秒脉冲掺铒光纤激光器。该激光器的线形谐振腔由窄带的光纤布拉格光栅和氧化石墨烯可饱和吸收镜构成。当抽运功率为22mW时,实现了稳定的重复频率为5.82MHz的锁模激光脉冲输出,脉宽为87ps,光谱中心波长为1549.3nm,3dB谱宽为0.06nm,信噪比为66dB。     

基于饱和吸收镜的被动锁模掺铒光纤激光器

为了研究基于半导体可饱和吸收镜的被动锁模光纤激光器的输出特性,采用1480nm的半导体激光器作为抽运源,利用掺铒光纤作为增益介质,以及光纤环行器、偏振控制器、波分复用器和耦合器等构成了环形腔结构的被动锁模光纤激光器。实验中获得了峰值波长1586nm、光谱宽度4.8nm、重复频率11.2MHz、最大平均输出功率8.4mW的稳定锁模激光脉冲输出。结果表明,调整光纤偏振控制器会使光纤激光器输出脉冲的时域波形略微发生变化,在实际应用中需要注意偏振态变化对锁模光纤激光器输出脉冲时域特性的影响。这一结果对于半导体可饱和吸收镜在被动锁模光纤激光器中的应用及其特性具有一定帮助。     

Fabrication of optically nonlinear semiconductor mirrors for modelocking of neodymium-doped fiber lasers

A recipe is given for an all-semiconductor, optically nonlinear mirror for passive modelocking of neodymium-doped fiber lasers. InGaAs-GaAs quantum wells (QWs) are used for a saturable absorber. It was empirically found that the best modelocked operation occurred when QWs had a heavy-hole excitonic absorption peak at a wavelength about 10-20 nm longer than the lasing wavelength. An AlAs-GaAs quarter-wavelength stack is used for a rear high reflector. Nonlinear mirrors are etched after epitaxial growth so that the lasing wavelength coincides with a reflectance maximum, giving maximum optical modulation. Nonlinear mirrors are implanted with large doses (2/spl times/10/sup 15//cm/sup 2/) of hydrogen ions in order to increase electron-hole recombination rates, speed material recovery, increase saturation intensity, and inhibit spontaneous Q-switching. Studies of material growth by molecular beam epitaxy and metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) are reported. Modelocked fiber lasers exhibited a pseudorandom output that was produced by several optical pulses that circulated simultaneously in the fiber. It was found that a very high reflectance mirror is not required for lasing or modelocking. To our knowledge, this is the first report of the use of a nonlinear mirror grown by MOCVD to modelock a neodymium fiber laser.     

相干耦合光栅调谐光纤激光器锁定范围分析

为了对用光纤光栅调谐的光纤激光器相干耦合系统的锁定波长范围进行研究,采用光纤布喇格光栅的反射率分布函数对系统阈值进行比较的方法,得到系统的相干振荡波长应该出现在大约为两个布喇格波长平均值的地方的结果。结果表明,当两个子激光器的可调谐光纤光栅反射的布喇格波长差小到一定程度时,两个子激光器就可以实现相干锁定。     

Recent progress on ultrafast/ultrashort/frequency-stabilized erbium-doped fiber lasers and their applications

There are many kinds of fiber lasers in the 1.5 μm band using erbium-doped fiber amplifiers. Our group has been studying and developing advanced fiber lasers, such as 1) 10-40 GHz harmonically mode-locked fiber lasers, 2) femtosecond fiber lasers that use single-wall carbon nanotube (CNT)-doped polymers as a saturable absorber, and 3) frequency-stabilized fiber lasers that employ acetylene C2H2. We will describe recent progress on these fiber lasers and their applications in this article.     

自由运转的掺镱光纤激光器激射波长的研究

为了更好地设计掺镱光纤激光器,提出了一种用于确定自由运转的掺镱光纤激光器激射波长的计算模型。利用此模型可以同时分析激射波长与光纤长度、腔的损耗、掺杂浓度、工作温度等系统参数的关系,从而有助于合理设计光纤激光器,得到所需的出射波长,并且有助于设计可调谐的光纤激光器。在推导中引入了一种确定掺杂光纤的发射、吸收截面随温度变化的近似处理方法,用此方法只需要常温下掺杂光纤的截面数据就能进行温度相关的分析。通过与已知实验结果的对比,验证了此模型的适用性。     

Self-pulsation in an InGaN laser-theory and experiment

Room-temperature operation of self-pulsating InGaN lasers was obtained at a wavelength of 395 nm. The laser structure consists of a multiquantum-well InGaN active layer and a p-type InGaN single-quantum-well saturable absorber. The frequency range of the self-pulsation was from 1.6 to 2.9 GHz. The experimental results were well explained with our theoretical analysis. We found that features of the saturable absorber strongly affect the self-pulsation. Influence of device and material parameters on the laser dynamics was also investigated.     

切趾超短FBG中心波长解调实验研究

为提高光纤光栅传感器的测量范围和可靠性,本文采用单缝衍射方法实现了栅区长度小于1.5 mm,3 dB带宽大于1 nm,反射谱边缘有效线性区大于0.6 nm的切趾超短光纤光栅。并用其作为传感单元,提出了一种利用超短光纤光栅线性区域的中心波长解调方法。为了充分利用其反射光谱左右两侧的线性区,采用双波长激光的互补解调方法,将波长解调范围扩展到2.4 nm。实验结果表明,光功率与中心波长之间的线性度达到0.992。将测量值与实际值进行比较,两者具有较好的一致性.该方法具有结构简单、功耗小,测量空间分辨率高等潜在优势。