自锁模飞秒钛宝石激光技术进展

给出了锁模超快钛宝石激光的实验进展,介绍了几种典型的自锁模飞秒钛宝石激光,、并讨论了自锁模钛宝石激光的克尔镜锁模理论和孤子激光器理论。     

半导体可饱和吸收镜被动锁模Nd:YAG激光器的研究

利用自行研制的半导体可饱和吸收镜(SESAM)，在5W光纤耦合半导体激光器端面抽运的Nd：YAG激光中，实现了半导体可饱和吸收镜被动锁模，获得了稳定的皮秒锁模激光输出。经自相关仪测量，其锁模激光脉冲宽度小于10ps。实验采用直腔结构的谐振腔，该腔结构简单，易于调整，实现可饱和半导体吸收镜稳定锁模时，光～光转换效率达到19％。     

易于开启和维持自锁模的适度失谐腔克尔介质自锁模激光器

提出工作于谐振腔适度失谐时的克尔介质自锁模激光器易于开启和维持自锁模的理论。根据克尔镜锁模原理和动态可饱和高斯增益特性，利用激光传输矩阵理论，对系统进行了数值模拟计算，确证了最佳腔镜失谐角的存在．结论与已有的实验结果相符，并对它们赋予了新的合理解释。     

半导体可饱和吸收镜实现高频脉冲激光研究进展

介绍了作为固体激光器、半导体激光器和光纤激光器被动锁模吸收体的半导体可饱和吸收镜(SESAM)的基本原理和制作方法。详细阐述了利用半导体可饱和吸收镜对同体激光器和光泵垂直外腔面发射半导体激光器进行被动锁模，获得重复率为几吉赫到几百吉赫的超短脉冲激光的方法。     

调Q及连续掺Yb光纤激光器中的自锁模研究

在用半导体激光器抽运的单包层掺Yb调Q光纤激光器中观察到了清晰稳定的自锁模脉冲序列。脉冲包络形状为调Q脉冲。每个锁模脉冲的幅值由其在调Q脉冲中的相应位置决定。经过分析，认为自相位调制是调Q光纤激光器中产生锁模的主要原因。自相位调制的存在使得光脉冲的频谱被展宽，当这种展宽和腔的模式间隔相差不多时，腔内的模式便能相互作用，直到它们之间产生一个固定的相位关系。也即形成锁模。在此基础上。去掉声光晶体，并用两个光栅作为腔镜，实现了全光纤法布里-珀罗(F-P)腔锁模光纤激光器。改变腔结构，分别采用光栅和光纤反射圈作为前后腔镜，同样观察到了锁模脉冲。经过观察发现，锁模脉冲的产生和掺Yb光纤的浓度、长度、抽运功率的大小有着密切的关系。这为锁模脉冲的产生提供了一种新的方法。     

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。     

半导体可饱和吸收镜被动锁模Nd∶YAG激光器的研究

利用自行研制的半导体可饱和吸收镜 (SESAM ) ,在 5W光纤耦合半导体激光器端面抽运的Nd∶YAG激光中 ,实现了半导体可饱和吸收镜被动锁模 ,获得了稳定的皮秒锁模激光输出。经自相关仪测量 ,其锁模激光脉冲宽度小于 10 ps。实验采用直腔结构的谐振腔 ,该腔结构简单 ,易于调整 ,实现可饱和半导体吸收镜稳定锁模时 ,光 光转换效率达到 19%。     

Nd:YVO4自锁模皮秒激光器

设计并研究了Nd:YVO4自锁模皮秒激光器,探究了激光器的最佳锁模条件。观察并分析了自锁模皮秒激光器准周期锁模、倍周期锁模状态,研究并测量了结构紧凑的直腔自锁模激光器的输出特性。谐振腔为凹平直腔,Nd:YVO4晶体作为激光增益介质和克尔介质,在未加其他锁模元件的情况下,实现了1 064 nm高效率连续锁模脉冲激光输出。晶体距输入镜16 mm、腔长为90 mm时,对1 064 nm透过率分别为10%、20%、30%和50%的四种输出镜下激光器的输出特性进行了对比分析。对激光器进行优化设计,输出镜透过率为10%,泵浦功率为8 W时,激光器输出功率为2.76 W,斜效率高达43.2%,锁模脉冲重复频率为1.43 GHz,激光器实现了高效、稳定的连续锁模。     

端面抽运全固态皮秒被动锁模激光器

利用国产半导体可饱和吸收镜(SESAM),设计了不同的腔型结构,实现了平均功率5W单路输出,5W双路输出,输出透过率可调节的半导体可饱和吸收镜线型腔连续锁模(CWML)激光器,双向输出六镜环行腔连续锁模激光器等。将半导体可饱和吸收镜放在腔内的特殊位置,利用一种新的技术方法实现了锁模激光器的频率翻倍。利用由非线性晶体KTP和双色镜构成的非线性镜(NLM),实现了端面抽运Nd∶YVO4激光器的4W锁模输出。     

中新日联合研制出被动锁模陶瓷激光器

中国、新加坡、日本联合组成的研究小组宣布成功研制出世界上第1款高功率被动锁模陶瓷激光器。研究小组表示，该方法可以应用于其它的高功率激光器，尤其是当发射波长在类似半导体可饱和吸收镜这样的自锁模不可使用时。     

全保偏非线性偏振环形镜锁模掺铒光纤激光器

研究了基于非线性偏振环形镜锁模的全保偏光纤激光器锁模机制。在非线性偏振环形镜中,用偏振分束器取代传统的非线性放大环形镜锁模激光器中的光纤耦合器,并辅以非互易性元件和增益光纤,作为全保偏光纤激光器中实现稳定锁模的核心器件。构建了一台基于非线性偏振环形镜的掺铒光纤锁模激光振荡器,实现了重复频率75 MHz,时域脉冲宽度141 fs,总输出功率约30 mW的稳定锁模脉冲序列输出。该激光器具有双向输出,且通过调节腔内波片可调节输出功率。此外,对激光器输出功率和重复频率的稳定性进行了评价,在自由运转情况下,1 h内输出脉冲序列的平均功率波动小于0.05%,重复频率的1 s相对稳定度为2.010-8。该结构的全保偏光纤激光器可开机自启动锁模,且环境稳定性高、重复频率较高、脉冲宽度窄,能满足激光测距、激光加工、激光光谱成像、航天等应用对超短脉冲光源的需求。     

石墨烯锁模的全保偏光纤激光器

报道了一种基于反射式石墨烯可饱和吸收镜锁模的全保偏掺铒光纤激光器。分别使用单层和十层石墨烯作为可饱和吸收器件,通过全保偏结构,避免了外界环境对腔内偏振态的影响,获得了高稳定性、高偏振度、易自启动的锁模脉冲输出,脉冲宽度分别为697 fs和502 fs。实验表明,十层石墨烯相比于单层石墨烯能够获得更窄的脉冲宽度,更高的峰值功率,具有好的锁模效果。研究同时发现,经十层石墨烯锁模,进一步提高泵浦功率,可在全保偏光纤腔中获得重复频率62.94 MHz的二阶谐波锁模脉冲输出。并通过非线性薛定谔方程对谐波锁模产生的机理进行了分析。这种基于反射式可饱和吸收镜的全保偏锁模光纤激光器有望成为实现基频锁模与谐波锁模可切换的单偏振激光源。     

透射式SESAM实现掺Yb3+光纤激光器被动调Q锁模

锁模光纤激光器具有体积小、性能稳定及模式好等优点，日益受到关注。利用一种新型的透过式半导体可饱和吸收镜，实现双包层掺Yb^3＋光纤激光器调Q锁模脉冲激光输出。得到的脉冲调Q包络半高宽约500ns，重复频率110kHz，平均输出功率45mW，锁模脉冲重复频率26．7MHz。锁模光路比反射式吸收镜更简单，易于调节，为进一步引入色散补偿元件进行飞秒脉冲的实验研究奠定了基础。     

CuBr激光器的自锁模的极限和单纵模运转

本文报道了在小尺寸的CuBr激光器中,采用三镜复合腔的模式淬灭效应,通过调整复合腔的结构参数,使CuBr激光的纵模间隔在660MHz的范围内实现可调,从而在实验上清晰地观察到CuBr激光自锁模的极限。同时,在复合腔CuBr激光器中,首次实现了激光的单纵模运转。     

8字形腔锁模掺Yb3+光纤激光器

报道了利用非线性光纤环形镜（NOLM）锁模运行的掺Yb^3＋光纤激光器的实验研究。获得了脉冲宽度234ps。中心波长1053nm的锁模脉冲激光输出。光谱带宽6nm。输出功率2.05mW，重复频率3.842MHz。该锁模光纤激光器的工作中心波长可在1030～1081nm范围内调谐，锁模过程可以完全自启动，几乎不受外界环境变化的影响。可长时间稳定锁模工作，完全可以作为微焦耳级单脉冲能量光纤激光放大系统前端种子源使用，而且有望成为其他科学研究工作的中心波长可调谐的宽带锁模光纤激光光源。     

TW—SLA在耦合腔锁模激光器中的调制特性

本文将行波半导体激光放大器（TW－SLA）引入耦合腔锁模激光器中，详细分析了外腔的有效反射系数。结果表明：TW－SLA的增益饱和及自相位调制对光脉冲具有调制特性，利用这类耦合腔激光器可实现自启动锁模以及具有获得超短光脉冲的可能性。     

用半导体可饱和吸收镜实现侧面抽运Nd:YAG被动锁模固体激光器

利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模技术实现的超快脉冲激光器具有结构简单紧凑、脉冲序列稳定等优点,在许多领域有着重要用途。简述了用半导体可饱和吸收镜锁模固体激光器的具体要求及方案,介绍了采用Z型折叠腔结构和大功率侧面抽运模块实现的半导体可饱和吸收镜被动锁模Nd:YAG固体激光器。得到了平均功率为4.7 W,脉冲重复频率55 MHz,单脉冲能量85 nJ的皮秒激光脉冲,光束质量好,M2因子约为1.2,谱线宽度约为0.1 nm,在小时间尺度上得到较好的锁模效果,对实验现象进行了描述,对实现高功率侧面抽运锁模激光器进行了初步探讨。     

1027nm大模场双包层光子晶体光纤半导体可饱和吸收镜锁模激光器

报道了基于半导体可饱和吸收镜锁模的大模场面积双包层掺镱光子晶体光纤(PCF)激光器。激光器采用环形腔结构,腔内无色散补偿机理,使其工作在全正色散锁模状态,在耦合进入光子晶体光纤的功率为12.2W时获得了脉冲宽度为3.3ps,重复频率高达93.33MHz的稳定锁模脉冲激光输出,中心波长为1027nm,3dB线宽为1nm,在耦合进入光子晶体光纤的功率为14W时获得最高输出功率150mW,激光器可连续稳定工作2h以上,没有出现失锁现象。在不同实验条件中,观察到调Q锁模和脉冲分裂现象,并分别给出了分析和解释。     

非线性放大复合环形镜及被动锁模掺铒光纤激光器的研究

提出采用两个光纤耦合器构成具有复合环的非线性放大环形镜。分析表明，改变构成非线性放大复合环形镜的光纤耦合器的耦合系数可以改变非线性复合光纤环形镜的非线性传输特性，调节非线性光反射和透射率。采用非线性放大复合环形镜与半导体饱和吸收体组成复合腔掺铒光纤激光器，获得了十分稳定的被动锁模脉冲输出，得到了重复频率为２４８ＭＨｚ的谐频锁模脉冲序列。实验表明，采用非线性放大复合环形镜构成复合腔光纤激光器，有可能获得高重复频率的锁模脉冲。     

大芯径晶体方波导SESAM锁模激光器的色散补偿研究

报道了一种基于Yb∶YAG大芯径晶体方波导的全固态被动锁模激光器。在腔内使用Gires-Tournois干涉（GTI）镜对色散进行补偿，获得了平均功率为16 W、脉冲宽度为2 ps、重复频率为31.7 MHz的激光输出。实验研究了大芯径晶体方波导锁模激光器的输出特性，并提出了提升输出功率的方法。