双光路测量红外飞秒激光脉冲的载波包络相位稳定性

描述了利用双光路自参考技术测量红外飞秒脉冲载波包络相移的方法,并通过建立的红外飞秒脉冲载波包络相移测量装置,实验测量了自主搭建的可调谐光学参量放大系统输出的红外飞秒激光脉冲的载波包络相移.对于1.6 μm的激光脉冲,测量得到在100 s内其相位抖动为115 mrad（rms）.实验结果表明双光路法具有易于调节、测量方便、应用性强等优点. 关键词： 飞秒激光测量 自参考技术 双光路 载波包络相位     

利用锁相环和TV-Rb钟控制飞秒激光脉冲的载波包络相移

为了实现对锁模飞秒钛宝石激光器的相位控制，采用改进的相移测量装置，使载波包络频移信号的信噪比提高到了40 dB以上.在此优化测量结果的基础上，利用电子锁相环技术，通过PZT改变激光器腔内端镜的倾斜将飞秒激光脉冲的载波包络相位锁定到了微波参考源TV-Rb钟10 MHz标准信号上，同时激光脉冲重复频率也采用另一个PZT控制激光腔长锁定到了同一个TV-Rb钟10 MHz信号上.锁定后的结果显示重复频率的锁定达到了TV-Rb钟本身的稳定度，而载波包络相位锁定后比锁定前稳定度提高了三个数量级.     

小波变换提取放大超短脉冲载波-包络相位的研究

提出了一种新的超短放大脉冲的载波-包络相位还原方法,应用小波变换从超短放大脉冲的光谱拍频干涉中直接提取载波-包络相位. 消除了传统的Fourier变换方法不同宽度的滤波窗口引入不同程度的相位噪声而产生不确定性的影响,得到了更精确的载波-包络相位信息,对于近单周期超短脉冲特性测量具有重要意义. 关键词： 超短脉冲 载波-包络相位 相位还原 小波变换     

基于单个BBO晶体载波包络相位稳定的高效率光参量放大器

基于单个BBO非线性晶体,利用非共线光参量放大技术,研究了载波包络相位稳定的高效率可调谐近红外脉冲产生.以载波包络相位稳定的飞秒激光放大系统产生的白光作为种子光,注入一个二类匹配的二级光参量放大器,在1350 nm波段获得抽运-信号光34%的转换效率.利用f—2f光谱相干测量技术,放大脉冲载波包络相位的抖动30 min内小于137 mrad.该方法提供了一种简单高效的载波包络相位稳定的红外脉冲产生技术.     

基于多光子脉冲内干涉相位扫描法对飞秒激光脉冲进行相位测量和补偿的研究

研制了一套基于多光子脉冲内干涉相位扫描方法的可以同时对飞秒激光脉冲进行相位测量和补偿的实验系统装置.实验中,通过自主研发的LabVIEW程序控制液晶空间光调制器和光纤光谱仪,对待测飞秒激光脉冲施加相位扫描,并同时记录受到调制的飞秒激光脉冲的倍频光谱,得到了多光子脉冲内干涉相位扫描(MIIPS)轨迹图.通过MIIPS轨迹图的三次测量和迭代运算,还原出了经过预先啁啾调制的中心波长约为810 nm、重复频率为1 kHz的飞秒激光脉冲的光谱相位,测量精度在0.1 rad以内.根据测量结果,利用液晶空间光调制器对该飞秒激光脉冲进行相位补偿,得到了近似傅里叶变换极限的飞秒激光脉冲.这一装置将在多光子显微成像、脉冲整形、飞秒激光光谱学等众多领域发挥重要作用.     

飞秒钛宝石激光脉冲的载波包络相移测量研究

飞秒激光脉冲的载波包络相移测量与控制是实现阿秒脉冲与光学原子钟的重要内容，在利用光子晶体光纤扩展飞秒钛宝石激光振荡器光谱的研究基础上，通过自参考技术测量并优化了该激光输出脉冲的载波包络相移所引起的拍频信号.实验上采用半导体抽运的倍频Nd:YVO4532nm激光器作为抽运源，对钛宝石激光器所产生的平均功率500mW、脉宽18fs的光脉冲进行拍频测量后观察到约23MHz的频移，对应于每周期053π的载波包络相移.飞秒激光脉冲载波包络相移测量的实现对于进一步利用电子反馈系统精确控制载波包络相移，从而得到高稳定的飞秒激光频率梳具有重要意义. 关键词： 载波包络相移 光子晶体光纤 飞秒 超连续     

载波-包络相位稳定的周期量级近红外超短脉冲激光系统

利用光参量放大过程输出的闲置光载波-包络相位(CEP)被动稳定的特点,搭建了三级光参量放大(OPA)系统,获得了CEP稳定的近红外高能量超短激光脉冲(1.4 mJ/40 fs/1 kHz @ 1.8 μm),其CEP抖动为516 mrad(rms).经空心光纤展宽光谱和块体材料补偿色散,激光脉宽最终可被压缩至小于两个光学周期(<12 fs),脉冲能量达到0.54 mJ.该系统为单个阿秒脉冲的产生和其他高次谐波实验提供了优质的光源. 关键词： 光参量放大 周期量级近红外激光脉冲 载波-包络相位稳定     

基于旋转相干光谱的整形飞秒激光转动动力学调控

我们实验上发展了基于飞秒激光旋转相干光谱的整形飞秒激光转动动力学调控方法，通过脉冲整形技术调控激发脉冲的光谱相位，从而实现对飞秒激光作用下转动态相干激发过程中复原信号及转动布居数的调控. 研究了飞秒激光旋转相干光谱对激光频谱相位的响应机制，突出了飞秒激光频谱相位在气相分子转动态相干激发中的重要作用. 为飞秒激光作用下生物大分子和团簇鉴别及结构探测研究提供了新的参考.     

PPLN晶体差频测量飞秒激光脉冲的载波包络相移

在飞秒激光频率梳系统中，通常采用自参考技术测量飞秒激光脉冲的载波包络相移，但该技术需要采用光子晶体光纤进行光谱扩展从而增加了系统的不稳定性，这种技术已经制约了高稳定度的飞秒激光频率梳的发展.采用PPLN晶体差频法测量了宽谱钛宝石振荡器输出的7fs激光脉冲的载波包络频移，得到了大于30dB的拍频信号，为研制无光纤的新一代高稳定度光学频率梳奠定了基础.     

激光光场的大行程相位锁定及控制系统

提出了一种实现大行程飞秒激光脉冲对相位控制的方法。其设计思想是:在迈克耳孙干涉仪中,利用改变激光偏振态的方法改变输出两光束的光程差因子。在对He-Ne激光输出的两束光实现相位锁定的基础上,进而提出了一种可对于超短激光双脉冲相对相位差实现超大行程控制的方法。对He-Ne激光的动态相位锁定、以及飞秒激光脉冲对的相对相位差控制分别作了实验验证。对He-Ne激光的静态相位锁定结果表明干涉仪两臂光程差可以控制在纳米精度;而飞秒激光脉冲测量自相关曲线与理论拟合结果非常接近,经傅里叶变换可得到较好的单峰谱图。该系统能够在实验范围中几乎无行程限制地实现飞秒激光脉冲对的相对相位动态稳定控制。     

基于类噪声脉冲抽运的平坦超连续谱光源

设计了一种由类噪声脉冲抽运的全光纤结构平坦超连续谱光源。在色散管理掺铒光纤激光器中通过调节腔内偏振态,在泵浦功率为450 mW时,实现了稳定的类噪声脉冲锁模,锁模脉冲的中心波长为1 600 nm,脉冲宽度为303 fs。在最大泵浦功率为1 W时,谐振腔直接输出功率为8.6 mW。较低的功率无法有效拓展超连续谱宽度,为此设计一种掺铒光纤放大器进行功率放大,放大器最大输出功率为338 mW,将功率放大后的类噪声脉冲耦合进高非线性光纤以产生超连续谱,超连续谱的20 dB光谱范围为1 530 nm～2 300 nm,在1 736 nm～2 134 nm范围内,光谱的平坦度优于0.5 dB。     

利用全光纤耦合环实现三路光纤激光器的相位锁定

利用三个2×2的光纤耦合器按一定规则联接成一个全光纤耦合环,该耦合环将三个独立的掺铒光纤激光器连成一个锁相阵列. 由于耦合环的引入,锁相阵列的整体损耗减小,且三个单元激光器之间可以进行有效的能量相互注入耦合,进而实现阵列的锁相输出. 实验中观察到的远场干涉图样和锁相前后的输出光谱均表明三路光纤激光器实现了相位锁定,当三路抽运源的功率均为100 mW时,获得了92 mW的稳定相干输出. 关键词： 光纤激光器 相干合成 光纤耦合器 相位锁定     

干涉条纹相位锁定系统分析及其控制

干涉条纹的相位变化与干涉条纹中某一固定点的光强密切相关,基于这一原理,通过对干涉场光强分析,提出并设计了一种用于干涉条纹相位锁定的控制系统.光电探测器检测干涉条纹中固定目标点的光强,并以该光强电压作为反馈控制信号,利用声光调制器对干涉系统中两束高斯光束中的一束进行实时频率调制,将光强电压控制在一个固定值,实现干涉条纹的相位锁定.构建了条纹锁定控制系统控制对象的理论模型,通过实验进行了验证,并基于该模型的特点设计了条纹锁定控制器.实验结果表明:在400Hz的控制频率下,干涉条纹相位漂移不超过±0.04个条纹周期,满足干涉光刻的曝光需求.     

Generation of long broadband pulses with a figure-eight fiber laser

In this paper we performed the experimental and numerical study of a passively mode-locked fiber laser that generates packets of sub-picosecond pulses instead of individual pulses. The proposed configuration is a figure-eight fiber laser scheme, which includes a Nonlinear Optical Loop Mirror with polarization asymmetry inserted into a ring cavity. No experimental evidence of self-starting mode locking operation of the laser was observed; however, for proper adjustments of the wave retarders included in the setup, a mechanical stimulation triggers the onset of mode locking. The autocorrelation of the generated pulses shows a narrow sub-picosecond peak riding a large sub-nanosecond pedestal whose intensity is half that of the peak, and the optical spectrum is smooth and wide. We show that contrary to conventional ultrashort pulses, these pulses do not vanish rapidly after propagation through a long dispersive fiber, which makes then attractive for super-continuum generation as well as for applications in metrology. Finally, we study the pulse formation in the laser and present arguments based on experimental data and numerical simulations that the observed pulses are actually sets of a large number of solitons.     

超连续谱激光干扰多色CCD探测器建模仿真研究

结合超连续谱激光器光谱辐射特性及多色CCD信号传递转换机理,建立了激光干扰多色CCD成像仿真模型。依据多色CCD工作原理,理论分析了饱和串扰信号转移规律;根据多色CCD结构,借助光学专业设计软件实现CCD像面激光能量空间分布特性研究;综合考虑饱和串扰信号转移规律及CCD像面激光能量空间分布,建立了超连续谱激光干扰单色CCD饱和串扰效应仿真模型,在此基础上结合多色CCD成像多色可视化原理,实现超连续激光干扰多色CCD输出图像仿真。最后,引入图像质量评价因子,研究了不同激光能量对多色CCD输出图像质量的影响。实验结果表明:激光功率密度是激光干扰效果的重要影响因子,随着激光能量增大,多色CCD输出图像质量下降。     

Nonintrusive phase stabilization of sub-two-cycle pulses from a prismless octave-spanning Ti:sapphire laser

Carrier-envelope (CE) phase-stabilized sub-two-cycle pulses are generated from a 500 MHz compact prismless octave-spanning laser without extracavity nonlinear optical processes distorting the laser output. The necessary f and 2f spectral components are generated intracavity and coupled out independently from the main pulse through specially designed cavity mirrors, resulting in a 55 dB CE beat note (100 kHz resolution bandwidth). The in-loop CE phase error (integrated from 2.5 mHz to 10 MHz) is 67 mrad, equivalent to a timing jitter between carrier and envelope of 28 as at 790 nm.     

基于超连续光源的InGaAs探测器相对光谱响应度定标技术

InGaAs光电探测器是近红外波段重要的光探测器件之一,具有高量子效率、低暗电流、宽带宽等特性,被广泛应用于光电测量、光通信及遥感等领域中。基于超连续白光激光器与双单色仪的光谱比较装置,利用标准InGaAs陷阱探测器对平面InGaAs探测器在900 nm～1600 nm波段进行了相对光谱响应度的定标,并与利用钨灯作为光源的响应度定标结果进行了比较。两种光源条件下,光谱响应度在900 nm～1600 nm波段最大相对差值小于0.2%,取得了较好的一致性。超连续光源的测量重复性最大值小于0.06%,远小于使用卤钨灯的测量重复性1%,降低了因测量重复性贡献的不确定度分量,验证了超连续激光器在探测器相对光谱响应度定标中的可行性。此外,还对被定标的平面探测器光谱响应度结果进行了测量不确定度分析。     

Phase-locked laser coherent interference

A method of locking the relative phase to provide stable constructive or destructive interference between the phase-modulated sidebands from a pair of phase modulators is demonstrated. It is discussed theoretically for optimal fringe visibility related to the phase noise from faulty system. After phase locking using the phase modulating and lock-in technique,the drift of the relative phase is focalized around ±0.0016 rad and the fringe visibility is restricted to 2×10-4 .     

基于公共环形腔耦合的光纤激光器相干合成技术

 为提高光纤激光器无源自调整相干合成阵列的效率、稳定性和可扩展性,提出了基于公共光纤环形腔耦合与单模光纤滤波的光纤激光器相干合成方案。将多个2×2的光纤耦合器分别插入各单元激光器的谐振腔,利用耦合器余下的端口,两两相连构成公共环形耦合腔。采用单模光纤滤波技术,提高了各输出激光束之间相位锁定的稳定性。利用该方案在实验上实现了三路光纤激光器的被动锁相输出,实验测得的远场干涉光斑、输出功率及光谱均表明该方案适于构建性能较好的光纤激光器相干合成阵列。     

基于空间滤波的光纤激光被动相位锁定技术研究

基于空间滤波的被动相位锁定,对掺Yb光纤激光阵列的相干组束进行了理论和实验研究.分析了基于空间滤波光反馈相位锁定的原理,研究了远场相干光斑Strehl比与激光波长及光谱带宽的关系.建立了二维四路掺Yb光纤放大器阵列的被动相位锁定实验系统,实现了稳定的相干耦合激光输出,远场光斑Strehl比为0.77.测得输出激光光谱中单个纵模的带宽约为9.1 GHz,与理论计算符合较好. 关键词： 光纤激光 相干合成 环形腔