外腔多量子阱激光器混沌双劈双反馈多参数控制方法研究

提出外腔多量子阱激光器混沌双劈双反馈多参数控制方法, 建立双劈控制下激光双反馈动力学物理模型, 理论上给出控制系统稳定时频率失谐及稳定范围等. 通过平移或滑动激光器外腔光路中的光器件劈来调节控制反馈光的光程, 能够改变二反馈光的延时时间和反馈强度, 在物理上可实现二个反馈光的多参数混沌控制. 数值结果证明该方法可以控制激光混沌到稳定态、单周期态以及多周期态等, 能使激光器输出周期光脉冲平均功率增加.     

耦合反馈激光混沌振幅调制全光逻辑门及光电复合逻辑门研究

理论研究耦合反馈半导体激光器混沌同步及其在光学数字逻辑门中的应用, 构建了三种基本的全光XNOR, NOR, NOT 门以及光电复合NOR 光学数字逻辑门的物理模型, 定义了这些逻辑门的计算原理和方法. 基本物理方法是, 让外部光注入到2 个激光器中产生激光混沌输出, 通过两激光器激光的相互耦合及反馈实现混沌同步. 在此基础上, 利用光的外部调制方法让两相互耦合激光分别在振幅调制下控制混沌同步或非同步, 实现了全光逻辑门的功能与计算. 然后联合激光的外部调制和激光器电流调制, 控制混沌同步或者非同步, 实现了光电复合逻辑门的功能与计算. 另外, 详细地数值分析了激光混沌再同步与再非同步对逻辑输出影响等问题, 结果证明了该方案的科学合理性与可行性.     

高脉冲能量大模场面积光子晶体光纤飞秒激光器

报道了一种支持高单脉冲能量输出的被动锁模飞秒光纤激光器. 该激光器使用具有极低非线性系数的掺Yb³⁺双包层大模场面积偏振光子晶体光纤作为激光增益介质, 具有很好的环境稳定性. 激光器基于线形腔结构, 没有色散补偿, 利用半导体可饱和吸收镜 (SESAM)实现自启动锁模, 获得了平均功率为2.5 W, 重复频率为51.4 MHz (对应于50 nJ的单脉冲能量), 脉冲宽度为4.2 ps的稳定的连续波锁模脉冲输出. 经腔外色散补偿, 脉冲宽度压缩至410 fs. 当激光器输出功率比较低时, 脉冲成形由SESAM的非线性吸收决定, 而在高功率输出的情况下, 激光器的锁模运转主要取决于自相位调制展宽光谱与增益带宽的限制之间的平衡.     

75 fs全光纤超短脉冲激光器

报道了利用光纤非线性偏振旋转锁模方法, 使用正常色散的高掺铒光纤提供高增益的同时, 补偿谐振腔中普通单模光纤的反常色散, 在展宽脉冲光纤环形激光器中直接产生了75 fs的超短脉冲输出. 在125 mW的抽运光功率下, 其平均输出功率大于15 mW, 重复频率为25.9 MHz, 光谱宽度达到53 nm, 同时输出脉冲的能量也获得了极大的提高, 单脉冲能量达到0.6 nJ. 该激光器操作简单, 在锁模情况下运行稳定, 其全光纤结构更有利于小型化和便携化.     

自锁模钛宝石激光器中的脉冲压缩

自锁模钛宝石激光器1991年问世以来,已取得了巨大的进展。由于其激光频谱范围宽,能够产生短的脉冲,输出功率高和工作稳定等优点而受到人们的青睐,获得广泛应用。我们在1994年自行研制的自锁模钛宝石激光器获得50fs的基础上,经过改进,由此激光器获得了19fs的激光脉冲。本文将介绍这一激光器中脉冲压缩的实验研究。 1 实验 钛宝石激光器能够自锁模产生超短脉冲的原理是利用钛宝石激光晶体中的光克尔(Kerr)效应产生自聚焦与自相位调制(SPM),使激光工作频谱展宽。由激光锁模原理可知,工作频谱△v越宽,能得到的锁模脉冲宽度△t便越窄。然而,工作频率越宽,激光器腔内元件引起的群速度色散(GVD)又会使脉冲增宽,限制了脉冲的进一步压缩。为此,人们在腔内装置了群速度补偿棱镜对,使其能产生短的脉冲。由上述可知,要使钛宝石激光器产生短脉     

外部FP-LD光注入下多模FP-LD的调制响应特性理论研究

对FP半导体激光器(从FP-LD)在另一个FP半导体激光器(主FP-LD)的强光注入下, 其调制响应特性进行了理论研究. 研究结果表明: 从FP-LD的调制响应特性与外部光注入强度、主从FP-LD之间的中心频率失谐以及模式间隔差等密切相关. 随着主FP-LD注入强度的逐渐增加, 从FP-LD的3 dB调制带宽将增大; 进一步地增大注入强度将导致弛豫振荡峰的前端已经降到3 dB以下, 从而使3 dB调制带宽迅速减小. 随着主从FP-LD之间的中心频率失谐量?f的逐渐增加, 对于较小的光注入强度, 3 dB带宽呈现单调增加的趋势, 直到FP-LD工作在单周期(P1)状态; 对于较大的光注入强度, FP-LD注入锁定的频率失谐范围较大, 在注入锁定范围内, 可观察到随着失谐量?f的逐渐增加, FP-LD的3 dB调制带宽先增大后减小. 对于给定的光注入强度以及频率失谐量, FP-LD的3 dB调制带宽随模式间隔差的分布存在两个极大值. 通过合理地选择系统参数, 可以使FP-LD的频率响应特性得到显著改善, 其3 dB调制带宽可达自由运转时的5.5倍.     

消逝波激励的WGM光纤激光的偏振特性

研究了一种新型光纤激光器—— 消逝波激励的回音壁模式光纤激光器的偏振特性. 通过实验发现, 在两种不同的光泵浦条件下, 消逝波激励的回音壁模式光纤激光辐射具有不同的偏振特性. 当泵浦光严格沿光纤轴向泵浦时, 回音壁模式激光只存在横电波, 激光辐射点的光电矢量偏振方向沿光纤径向, 由此形成一种特殊的径向偏振激光辐射; 当泵浦光沿光纤的近轴向泵浦时, 回音壁模式激光既存在横电波又存在横磁波, 由此形成径向和轴向混合偏振的激光辐射. 根据消逝波激励的回音壁模式光纤激光的辐射机制, 对观察到的激光偏振特性给予了合理的解释.     

激光振荡输出的分岔与混沌

近年来对含有非线性介质环形腔的双稳态与混沌行动的研究甚多。主要有:(1)入射场频率与吸收介质频率共振,输入场强度变化时透射场表现出双稳态及自脉动。(2)入射场频率与介质频率失谐,当输入场增加时,透射场呈多稳、失稳而表现出混沌行动,这些已有实验验证。     

直波导耦合输出AlGaInAs多量子阱环形激光器研究

采用InP基InAlGaAs多量子阱激光器外延材料结构, 利用感应耦合等离子体(ICP)干法刻蚀技术和聚酰亚胺介质平坦化工艺, 研制了多量子阱半导体环形激光器样品. 该器件通过加正偏压的环形结构谐振腔实现光激射, 然后借助紧邻的直线波导耦合将光信号输出. 环形谐振腔直径为700 μm, 波导宽度为3 μm. 用光纤对准直线波导端口耦合测试了环形激光器的光功率-电流特性曲线和激射光谱, 其阈值电流为120 mA, 在注入电流160 mA时从直波导耦合输出得到激射光谱的中心波长为1602 nm, 并结合光功率-电流特性曲线对环形激光器中的工作模式进行了初步分析.     

掺Yb3+大模场光子晶体光纤激光器获210 W输出

利用掺Yb³⁺双包层大模场光子晶体光纤(LMA PCF)构建激光器, 实现了中心波长为1.05 μm的210 W高功率连续激光输出. 使用光纤的长度为2 m, 其每米产生的激光高达105 W. PCF由中心波长为976 nm的半导体激光器双端抽运. 该光纤激光器的斜率效率为76%, 光束质量平方因子M²在x和y轴上分别测得为1.06和1.08. 在高功率激光输出情况下无任何热光损伤发生.     

耗散孤子光纤激光器的研究进展和应用

光纤激光器以高光束质量、高效率、高集成、高可靠性等特点给科学研究和技术应用带来了巨大的影响.超短高能量脉冲光纤激光器在通信、传感、精密机械加工、材料处理、超快诊断、生物医学和国防军事等领域均有重要的应用.如何提高激光脉冲的功率和能量,掌握和利用超短脉冲光纤激光的复杂非线性,开展大功率、高能量、超宽带全光纤超短脉冲激光应用的关键技术研究,成为光纤脉冲激光新现象、新方法和实现技术体系突破的重大科学问题.本文简要总结了近年来国内外关于锁模光纤激光器研究的一些关键技术和重要成果,分析了各类激光器及所产生脉冲的优缺点,并介绍了过去几年中我们对如何提高光纤脉冲激光器性能和实现新型脉冲的研究成果.重点讨论了不同色散区内光纤激光器的典型行为特征,从理论与实验两方面揭示了传统孤子和多种耗散孤子的产生机理、输出特性及其演化规律.此外,还介绍了几种新型的高能量无波分裂脉冲.本文的成果可为进一步研究新型高能量脉冲提供有益的理论及实验基础.通过这些介绍和讨论,期望同行能够共同研究和探索基于新型锁模技术超短超强脉冲的新现象和新机理,并且在超短高能量脉冲的极端非线性科学问题上获得新认识.     

超高频38.5GHz半导体碰撞锁模皮秒光脉冲的产生

半导体超短光脉冲在长波长时分复用光纤通讯,超快数据处理,电光采样系统具有广泛应.常用的半导体短光脉冲产生方式有:增益开关技术、Q开关技术、锁模技术等.无论从理论上还是实践上,重复频率最高,宽度最窄的脉冲都是由锁模技术得到的.通过使用集成技术可以克服扩展腔结构中常见的机械稳定性不好,光路不易调整.而且存在复腔效应等缺点.在碰撞锁模激光器中,由于碰撞锁模效应和可饱和吸收体的吸收作用,脉冲前沿被吸收,后沿被光腔中的瞬间光栅散射,脉冲宽度得到大幅度削减.我们利用集成技术制备了1.5μm波长InGaAsP 碰撞脉冲锁模量子阱(CPM-QW)激光器(LD),测量得到脉宽5.1ps.     

C_(60)/苯胺电荷转移复合物结构和二阶非线性光学性质的研究

由于C_(60)分子具有中心对称性,故其二阶非线性光学系数β=0,但通过在碳笼和胺类分子之间形成分子间电荷转移复合物,则中心对称性被打破,二阶非线性光学性质即诱导产生.另一方面,科学工作者正在进行各种努力去设计和合成许多给体-共轭体系-受体分子,使其分子内电荷转移达到最大,从而使非线性光学系数达到最大.获得大的非线性光学     

光纤激光器中包层功率剥离器的热效应

为了将光纤激光器输出光纤包层中未完全被增益光纤吸收的残余泵浦光及非线性因素产生的高阶激光高效率剥离,提高剥离功率和得到较为均匀的热分布,采用优化的高折胶法制作包层功率剥离器,通过实验和有限元仿真模拟对包层功率剥离器的热效应进行了研究.实验表明包层功率剥离器剥离功率为132 W时,稳定工作温度最高为50.0℃,在此剥离条件下仿真模拟的结果与实验基本吻合,证明了仿真模型及参数的正确性,并证明了该种结构包层功率剥离器的实用可靠性.     

高重复频率被动锁模的掺Er光纤激光器

为满足现代众多科学应用领域对低时域抖动、高重复频率飞秒光纤激光器的需求, 在实验基础上解决了若干技术难点, 并利用非线性偏振旋转(NPR)锁模原理, 成功得到了重复频率在100 MHz以上自由运转被动锁模的掺Er飞秒光纤激光器. 激光器输出脉冲的重复频率为101.94 MHz, 输出平均功率34 mW, 光谱谱宽25 nm, 傅里叶变换受限输出脉冲宽度为105 fs.     

LB膜在非线性光学中的应用

近年来,有机材料的非线性光学特性①已引起了人们极大的兴趣。这些材料的高非线性光学系数(比无机化合物高一至数个量级)、宽的透明范围(从可见到近红外).极快的响应时间(10~(-14)～10~(-15)秒)等特点使它们有可能在光信号处理和高速成像等多方面得到应用。对于光开关、调制和频率变换等应用来说,需要具有大的二阶非线性系数的材料。遗憾的是尽管已经知道有许多带强电子受体和给体并通过非定域π     

红外激光对磷酸三丁酯萃取铀酰络合物的影响

激光对溶剂萃取体系的影响已有所报道.但是在TBP-HNO_3体系中红外激光能否使硝酸铀酰萃取平衡产生移动,至今尚有不同的看法.本文着重研究了TBP萃取氯化铀酰和硝酸铀酰过程中红外激光对萃取动力学的影响. 本实验用CW CO_2激光器,最大功率为25瓦,通过锗片分光可调节激光输出功率,由激光器内的压电陶瓷使其波长稳定在P(20)支线,频率为944厘米~(-1).另外还使用了CW CO激光器,最大功率为10瓦左右,支线频率     

稀土配合物LB膜二阶非线性光学性质的研究

有机化合物作为非线性光学材料,由于具有很大的非线性系数,光学响应速度快以及光损伤阈值大等优点而受到人们的重视.对于二阶非线性光学材料而言,其发色团分子的非中心对称结构是其非线性光学信号叠加的必要条件.LB膜技术以其不同的沉积方式,可有效地控制有机分子的排列和取向,形成非中心对称结构,成为制备高性能非线性光学材料的良好手段.疏水性的稀土配阴离子,可以改善二嗜性分子的成膜性质和分子的排列,从而使膜具有好的稳定性和大的非线性极化率.本文报道几种具有较大二阶非线性极化率性质稳定的稀土配合物的合成、成膜性及非线性光性质的研究.     

掺铒光纤激光器中增益支配光孤子的被动谐波锁模

报道了在全正色散掺铒光纤激光器和工作在正色散区的掺铒光纤激光器中产生的增益支配光孤子的被动谐波锁模实验观测结果, 产生的增益支配光孤子具有陡峭的光谱边缘, 实现了超模抑制大于35 dB的增益支配光孤子的被动谐波锁模.     

掺Nd3+双包层光纤的泵浦波长及其光谱特性的研究

掺Nd~(3 )双包层光纤是近年来研制出的一种新型光纤,跟单包层光纤相比,它具有数值孔径大、接收面积大等优点,能直接用大功率半导体阵列激光器泵浦,而且机械调整方便。掺Nd~(3 )双包层光纤可以用来做大功率光纤激光器、高增益的光纤放大器和高功率的放大自发辐射源,在光纤通信、传感、医疗等领域具重要的应用前景。国外一些掺Nd~(3 )双包层光纤的研究工作,并未对半导体阵列激光泵浦波长进行仔细分析,大多采用808nm左右半导体阵列激光器泵浦。不同的光纤器件为了获得最佳的泵浦效率,要选择不同的泵浦波长。本文利用钛宝石激光器波长的宽调谐特性,对国产掺Nd~(3 )双包层光纤的泵浦波长和光谱特性进行了研究,发现907和1080nm光发射的最佳泵浦波长分别为833和835nm。若用808nm波长的激光泵浦,会产生很强的激发态吸收,因此在红外波段的光发射的效率较低,但这对上转换的光发射却很有利。同时,还发现用532 nm波长激光泵浦时,由于光纤外包层的光化学反应,580nm处的荧光峰强度随时间衰减。研究掺Nd~(3 )双包层光纤的泵浦波长及其光谱特性,对双包层光纤及其器件的设计和研制有重要的实际意义。