自调Q掺铒光纤激光器动态特性研究

为了研究自调Q掺铒光纤激光器输出动态特性,采用搭建全光纤结构的线形腔和环形腔自调Q掺铒光纤激光器进行了理论分析和实验验证。实验中,当抽运功率达到起振阈值后,随着抽运功率的增加,用示波器观察输出激光,线形腔输出激光依次经历了连续波、自调Q两种运行状态,由于抽运功率的限制,未能再次出现连续波运行状态,而环形腔输出激光则先经历了自调Q运行状态,然后是连续波运行状态;线形腔在抽运功率21mW~190mW的范围内,可获得脉冲宽度8s ~100s范围内可调、重复频率2.5kHz~54kHz范围内可调的自调Q脉冲;环形腔在抽运功率为16.2mW~110mW时,可获得的脉冲宽度在165s左右。结果表明,自调Q掺铒光纤激光器因腔结构的不同,输出激光动态特性也不同;线形腔和环形腔均有自调Q脉冲输出,但线形腔自调Q范围更大。     

掺Tm3+光纤激光器的进展

总结分析了近期连续波输出、脉冲输出和上转换连续波输出的掺，Tm^3 光纤激光器现状。指出采用Tm^3 分别与Yb^3 、Ho^3 和Al^3 共掺的光纤，可使掺Tm^3 光纤激光器扩展抽运源波长、压缩调Q脉宽和提高斜率效率。     

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。     

掺Yb3+全光纤环形腔主动调Q光纤激光器

报道了用976 nm激光二极管(LD)抽运掺Yb~(3 )增益光纤,用光纤耦合的声光调制器(AOM)实现全光纤环形腔主动调Q激光输出的实验研究。激光器的调制频率在200 Hz～60.9 kHz之间调节时获得稳定的调Q脉冲输出。当抽运光功率为183 mW,调制频率为500.2 Hz时,获得输出峰值功率为2.7 W,脉冲宽度为53.2 ns,单脉冲能量为145.5 nJ的激光脉冲,激光器的输出波长为1030 nm。当Q开关关闭时间较短时,从实验中观察到高低脉冲间隔输出的情况,利用调Q原理给出了相应解释。从实验和理论上分析了调制频率和抽运功率对激光器输出脉冲的影响,并进行了相应的计算,计算值和实验结果符合得较好。     

Cr~(4+)∶YAG被动调Q纳秒脉冲包层抽运掺镱光纤激光器

报道了Cr4+∶YAG晶体作为可饱和吸收体用于包层抽运掺镱光纤激光器被动调Q并得到稳定纳秒脉冲输出。采用环形腔和线形腔两种腔形,可有效抑制受激布里渊散射(SBS)的非线性效应,抑制自脉冲产生,从而得到稳定被动调Q脉冲输出。采用环形腔结构,得到稳定的1μs脉冲输出,时间抖动和振幅抖动均方根(RMS)值小于5%。线形腔中采用高反射率光纤布拉格光栅(FBG)作为输出腔镜,也实现稳定脉冲输出,重复频率9.1～30.3kHz可调谐,最窄脉宽156ns,远远小于国内报道的微秒量级脉冲宽度。虽然平均输出功率只有几百毫瓦,因采用光纤输出,此类脉冲激光器可作为种子源,进而与光纤放大器相匹配,经光纤放大器放大输出功率可达到几十瓦,从而满足实际工业应用需求。     

单端光纤耦合的声光调Q全光纤化光纤激光器

实现了一种单端光纤耦合的高重复频率、窄脉冲、窄线宽及高效率的主动声光调Q全光纤脉冲光纤激光器。该光纤激光器基于光纤光栅与平面镜组合而成的线性法布里-珀罗(F-P)腔结构,采用激光二极管与(2+1)×1抽运耦合器形成后向抽运,并利用单端光纤耦合声光调制器(AOM)实现了全光纤化结构的脉冲掺镱双包层光纤激光器。调Q声光开关工作在一级方向,反向输出调Q脉冲,重复频率20～100kHz可调。在重复频率50kHz、抽运功率5.7W下系统获得了输出激光功率2.64W、单脉冲能量528μJ、脉宽56ns、峰值功率943W的稳定的高效率、窄线宽的窄脉冲,中心波长在1080nm左右,线宽为0.06nm,光-光转换效率高达46%。     

被动调Q锁模掺镱光纤激光器

报道了基于偏振旋转技术等效快可饱和吸收体的被动调Q锁模光纤激光器,采用976 nm半导体激光器作为抽运源,高掺杂浓度的Yb3 光纤作为增益介质构成环形腔,通过调节抽运光功率和偏振控制器的角度得到了调Q,调Q锁模与锁模三种稳定的输出脉冲。获得的锁模脉冲中心波长为1.05μm,重复频率为20 MHz,脉冲光谱宽度为13.8 nm,抽运功率为270 mW时,锁模平均输出功率为15.82 mW;调Q频率为17.54 kHz,调Q脉冲宽度为8μs,光谱宽度为4.7 nm;调Q锁模中调Q重复频率为300 kHz。     

受激光布里渊散射结合脉冲泵浦的可调谐调Q光纤激光器

介绍了一种受激布里渊散射(SBS)结合脉冲泵浦的全光纤调Q激光器,获得重复频率可调谐的亚10 ns高功率脉冲.利用瑞利散射(RS)和SBS共同作用自调Q机制,采用光纤干涉环结构与强泵浦抽运,可获得稳定的亚10 ns高功率调Q光脉冲.以脉冲泵浦控制调Q光脉冲产生的重复频率,实现调Q光脉冲输出重复频率的可调谐.实验结果表明:使用3 m高增益掺Er3+光纤,在两只975 nm半导体激光器强泵浦抽运下,可获得脉宽6 ns、峰值功率大于340 W、重复频率0～5 kHz的调Q光脉冲输出.该调Q光纤激光器具有全光纤结构、输出脉冲窄、峰值功率高、重复频率可调谐的特点,可用于分布式光纤传感系统与种子光源.     

调Q锁模类噪声方波脉冲掺铒光纤激光器

对基于非线性偏振旋转技术的L波段掺铒被动锁模光纤激光器中产生调Q锁模类噪声方波脉冲进行了实验研究。该类型脉冲中调Q包络内部包含的脉冲是基频方波,通过自相关迹证实该方波为类噪声脉冲。为了容易实现类噪声方波脉冲输出,将一段250 m普通单模光纤引进激光腔内。适当调节腔内的偏振控制器和泵浦功率,获得了基频为778.21 kHz的连续波锁模类噪声方波脉冲和由3.81 kHz可调谐到9.01 kHz的重复频率,单个调Q包络最高能量为1.06 J的调Q锁模类噪声方波脉冲。研究结果有利于进一步理解被动锁模光纤激光器中类噪声脉冲和调Q锁模的机理和特性。     

基于受激布里渊散射的调Q光纤激光器研究

为了获得窄脉宽和高功率的光纤激光脉冲,对基于受激布里渊散射的脉冲抽运调Q光纤激光器进行了实验研究.设计了布喇格光纤光栅、掺Yb3+双包层光纤和单模光纤作为线性谐振腔.采用锥形光纤连接抽运模块与掺Yb3+双包层光纤实现了光纤激光器的全光纤化结构.通过脉冲抽运方式,利用光纤中的非线性效应——背向受激布里渊散射对激光进行混合调Q,得到了纳秒量级的脉冲输出,其脉宽为400ns,平均功率2.5W,重复频率15kHz.结果表明,通过脉冲抽运方式,利用光纤中的受激布里渊散射能够有效地压缩输出脉冲的线宽,实现高功率输出.     

40-GHz transform-limited pulse generation from FM oscillation fiber laser with external cavity chirp compensation

A 40-GHz frequency modulation oscillation fiber laser is demonstrated and the continuous-wave (CW) output is used for generating a high repetition rate short pulse train by external cavity chirp compensation. A 1.37-ps transform-limited pulse is obtained from its chirped, 488.1-GHz width CW output.     

Stability analysis of an all-fiber coupled cavity Fabry-Perot additive pulse mode-locked laser

The coupled cavity Fabry-Perot additive pulse mode-locked (APM) design of an all-fiber mode-locked fiber laser is investigated theoretically. Experimental implementation of the design has already been demonstrated elsewhere, and in previous work, it was shown that contrary to a solid-state coupled cavity Fabry-Perot APM laser, an interferometric length match and stabilization of the two cavities is not needed. However, the pulse train seems to be located on top of a large CW background. In this paper, a theoretically analysis of the design based on the master equation derived by Haus is presented. Using the analytical theory developed for the master equation it is possible to determine and compare the round-trip loss for a mode-locked and for a CW solution and, hence, find the regimes where an all-fiber laser based on the design is expected to give a stable background free mode-locked output.     

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。     

基于干涉环结构的调Q光纤激光器

从光纤干涉环中受激瑞利散射(SRS)和光纤中受激布里渊散射(SBS)共同作用调Q的原理出发,研究了光纤干涉环耦合比及环长对调Q光纤激光器输出激光特性的影响。分别采用耦合比为50∶50,80∶20,90∶10的光纤干涉环在不同环长下搭建掺Er3 调Q光纤激光器进行实验。实验结果表明,干涉环的耦合比和环长是影响输出激光特性的关键因素,耦合率(~10%)的干涉环适宜产生脉冲激光,具有高耦合比干涉环的光纤激光器只有连续激光输出;环长根据干涉环耦合率(~10%)在2 m附近调整可以获得理想脉冲激光输出,环长过短时产生输出激光的弛豫振荡,反之产生输出激光脉冲的分裂。采用耦合比为90∶10,环长为2 m的光纤干涉环时,在37 mW的抽运功率下获得脉宽7.2 ns,重复频率212.4 kHz,输出功率5.4 mW的脉冲激光,脉冲波形较好,峰值功率有~30%的波动。     

色散管理光纤锁模激光器在近零色散域的非线性优化

目前,飞秒激光脉冲因脉冲宽度窄和峰值功率高的特点被广泛运用在多种领域中。其中,色散管理光纤锁模激光器因其特有的腔内呼吸机制使输出的激光脉冲能量更高,光谱更宽、脉宽更窄。使用啁啾布拉格光纤光栅进行色散管理的光纤锁模激光器能够实现真正的全光纤结构,提升激光器的紧凑性和稳定性,因此基于啁啾布拉格光纤光栅进行色散管理的光纤锁模激光器具有更加实际的应用意义。采用数值模拟的方法,研究了基于啁啾布拉格光纤光栅进行色散管理的掺镱光纤锁模激光器中单模光纤在腔内的不同分布对脉冲动力学过程和输出脉冲参数的影响。系统分析了谐振腔内净色散值不同时,腔内单模光纤的分布对脉冲在腔内的动力学过程的影响。模拟结果表明,在腔内净色散值为负时,啁啾布拉格光纤光栅与增益光纤间的单模光纤越短,光纤激光器维持稳定单脉冲运行的最大泵浦强度更高且输出光谱更宽,从而能够获得脉宽更窄的去啁啾脉冲;腔内净色散值越接近零时,啁啾布拉格光纤光栅与增益光纤间的单模光纤长度对输出脉冲参数作用的影响越显著;腔内净色散值为正时,单模光纤在腔内的分布对输出脉冲影响逐渐减弱,优化单模光纤分布提升锁模激光器性能并不明显。最后,提出了一种通过改变单模光纤在腔内的分布来提高激光器输出性能的优化方法。     

可调谐全正色散掺镱光纤激光器

利用相位长周期光纤光栅作为光谱滤波器,熔接于全正色散掺镱光纤激光系统中,从而实现了具有波长可调谐的连续激光输出和被动锁模激光脉冲输出,可调谐激光波长范围分别为11.4 nm和10.5 nm.通过调节偏振片改变激光腔内的偏振状态,输出锁模脉冲实现脉冲宽度的可调谐,其调谐范围为3.6~1.2 ns.在530 mW的最大泵浦功率下,得到了重复频率为2.5 MHz、最大单脉冲能量为38.9 nJ的锁模脉冲输出和最大输出功率为124 mW的连续激光输出.     

受激布里渊散射主被动混合调Q光纤激光器

基于瑞利散射和受激布里渊散射(RS-SBS)的被动调Q掺铒光纤(EDF)激光器的输出脉冲序列具有重复频率低、脉宽窄、功率高的特点,适合光时域反射(OTDR)系统对脉冲光源的基本要求,但是输出的脉冲序列不够稳定。提出在被动调Q激光腔中插入声光调制器(AOM)构成主被动混合调Q激光器。实验结果证明,这种混合调Q的方法既保持了声光调制器主动调Q激光器输出脉冲序列重复频率低而且稳定的特点,又发挥了瑞利散射和受激布里渊散射被动调Q机制动态速度快、输出脉冲宽度窄的优势。在120~200 mW的抽运功率条件下,得到的脉冲序列重复频率从30 Hz~90 kHz连续可调,脉冲宽度最小可达20 ns,峰值功率最高可达200 W,脉冲重复频率稳定度优于5%,脉冲幅度起伏不大于10%。脉冲峰值功率和脉冲宽度受抽运功率的影响不大,但随着调制频率增加,脉冲峰值功率降低而脉冲宽度加宽。     

LDA端泵浦短腔Cr^4＋：YAG被动调Q Nd：YAG激光器

采用峰值功率600W的准连续（QCW）激光二极管阵列（LDA）端泵浦Nd:YAG晶体，其耦合装置为自制的微柱透镜阵列和透镜导管，使用Cr^4 :YAG可饱和吸收晶体作为Q开关，并选取长度较短的Nd:YAG晶体，从而使激光腔的长度缩短到11mm，实验研究了在较短的腔长条件下调Q输出多脉波形的时间、空间分布，采用平－平腔结构时，每次泵浦脉冲获得单脉冲输出，脉冲宽度＜4ns，能量4．5mJ。     

掺镱双包层光纤激光器内腔倍频绿光实验研究(英文)

提出了一种内腔形式的双包层光纤激光器倍频绿光的结构,利用腔内极高的抽运光功率密度,理论上能获得高转换效率的倍频绿光输出,结合双包层光纤激光器结构紧凑的优点,容易实现激光器一体化。根据高斯光束透镜变换定律计算了透镜与系统的相对位置,当高斯光束聚焦参数等于倍频晶体长度两倍且束腰处于晶体输出端面时,系统处于最佳聚焦。实验输出10.5mW绿光,系统倍频效率为0.35%。验证了激光在腔内形成振荡,表明该结构能实现高效的连续绿光输出。