基于全固型掺镱光子带隙光纤的被动锁模全光纤环形孤子激光器

采用全固型掺镱光子带隙光纤(AS-Yb-PBGF)作增益介质并提供反常群速色散(GVD),设计了一种被动锁模全光纤环形孤子激光器。没有使用任何块状色散补偿元件。因此,该激光器腔型结构简单、紧凑、环境稳定性高,更容易实现全光纤结构。脉冲在激光腔内的传输用广义非线性薛定谔方程描述,并采用分步傅里叶方法数值模拟了该激光器的单孤子运转的动力学过程。计算时,将AS-Yb-PBGF的长度选取为0.4m,改变激光腔内单模光纤(SMF)的长度,得出了最佳运转参数:当AS-Yb-PBGF固定为0.4 m时,选择单模光纤等于0.4 m,就可以实现脉冲宽度为244 fs,脉冲能量为14 pJ和时间带宽乘积为0.32,即接近傅里叶变换极限的单孤子运转。     

耗散孤子脉冲的放大和超连续光谱的产生

研究了耗散孤子的放大和非线性展宽的动力学过程,成功研制了一种紧凑型高相干性的全光纤超连续光谱源。种子源为工作在全正色散域的耗散型全光纤锁模激光器,采用了非线性偏振旋转锁模技术,输出的耗散孤子脉冲宽度为5.18ps,重复频率为24MHz。种子光脉冲经过15m双包层掺镱光纤放大后,耦合到长度为10m的光子晶体光纤中,产生了超过一个倍频程的超连续光谱(550~1750nm),最大输出功率为700mW。系统研究了耗散孤子的放大过程以及光子晶体光纤反常色散区产生超连续谱的动力学过程和机理。     

非均匀微结构光纤中超连续光的产生和传输

报道了利用自行拉制的具有大空气比、小纤芯的非均匀微结构光纤同纳焦耳量级的飞秒激光脉冲相互作用的试验研究。大空气比所带来的大折射率差能将传输的光场强烈地局域在纤芯中，大大增强了非线性效应，所以在1～2cm的传输距离内，便有白光产生，传输60cm后，输入的24nm，35fs飞秒脉冲就展宽成超过一个倍频程(Octave)(390～1050nm)的超连续光谱，并且由于其包层具有非均匀分布的大小不等的空气孔，从而在传输过程中观察到由这种结构形成的非完全光子带隙影响下，侧向光泄露呈现颜色变化的新现象。     

THz波的实验研究

相干THz(terahertz)波是频率从0.1到几十THz的相干电磁辐射(对应的波长从3 mm～10μm).现代科学技术的发展对THz波的迫切需要,唤起了人们对THz波研究的极大兴趣.近年来,飞秒(10-15s)激光技术的发展和成熟为THz波的研究提供了有效的手段.依据光学整流原理,以飞秒(fs)激光为抽运源,激发非线性电光晶体产生脉宽为亚皮秒量级的宽带相干THz波脉冲是目前实验室较普遍采用的方法.THz时域光谱技术是相干光学选通门技术,它能探测THz波与物质相互作用的时域电场信息,即同时测得电磁波的振幅和相位,因此,可精确测量物质的色散和吸收特性.这种独到的技术特点,使得相干THz辐射脉冲在物理、化学、电子科学、材料科学、层析成像和环境监测等领域有着广泛的应用前景[1].     

光子晶体光纤中非线性传输的数值分析

利用数值方法求解了广义非线性薛定谔方程，模拟了飞秒激光脉冲在具有不同色散特性的光子晶体光纤（PCF）中非线性传输和超连续光谱的产生过程，分析了在反常色散区和正常色散区飞秒激光脉冲的非线性展宽机制，详细讨论了脉冲内拉曼散射（ISRS）、自陡峭（SS）效应以及高阶色散对超连续光谱产生的影响。分析结果表明．无论在光子晶体光纤的反常色散区、正常色散区还是在光纤的零色散点，脉冲内拉曼散射效应对长波波段的光谱展宽都具有重要的作用。讨论了高阶色散尤其是三阶色散对超连续光谱中反斯托克斯波的显著影响，合理地选择色散曲线，能够得到更宽更平坦的超连续光谱，表明了光子晶体光纤的可控色散特性的重要应用价值。     

飞秒激光光谱位相干涉仪的数值模拟与分析

对用光谱位相相干直接电场重建法 (SPIDER)测量飞秒光脉冲啁啾特性的光谱位相干涉仪进行了数值模拟 ;对假设具有不同类型啁啾的飞秒脉冲进行光谱位相重构 ,还原出时域脉冲强度包络和位相 ,并与实验结果进行了比较     

高功率激光二极管抽运的镱钠共掺氟化钙连续激光器

掺镱氟化钙(Yb3+:CaF2)激光器是最近国际上研究的热点之一,2008年报道的该类激光器,在64 W激光二极管(LD)的抽运下,实现了平均输出功率10.2 W的连续激光输出.利用国产镱钠共掺的氟化钙(Yb,Na:CaF2)激光晶体,采用三镜折叠腔型和激光二极管抽运,获得了该类激光器(Yb,Na:CaF2/Yb:CaF2)的高功率连续输出.实验参数为:输出耦合镜的透过率为4%,激光二极管的最大输出功率为40 W,中心波长为976 nm.当吸收抽运功率18.2 W时,获得了14.5 W的最高功率连续激光输出,相应的斜率效率为80%.结果表明,国产Yb,Na:CaF2晶体具有低激光阈值和高负载能力,是一种优良的高功率激光材料.     

高效宽调谐新型全固态自倍频激光器

随着光电子技术及其应用的不断发展,自倍频激光器越来越受到人们的火注[1.2].自倍频激光器是一种特殊的激光器,它利用基质的非线性效应把激活离子受激辐射产生的基频光进行频率转换,使激光器既查以输出基频光也可以输出倍频光.与分立的倍频激光器相比,自倍频激光器简化了激光器设汁,提高了激光器的实用效益.     

啁啾镜与棱镜对混合色散补偿产生8 fs光脉冲

利用宽带啁啾镜（CM）与熔石英棱镜对结合优化色散补偿，从掺Ti蓝宝石振荡器中获得具有带宽大于100nm、光谱结构光滑的亚4个光学周期脉冲。该激光器输出脉冲的中心波长在780nm处，最短脉冲宽度为8fs，最宽的光谱半宽度为180nm。在3．5W泵浦下，输出功率为280mW。更重要的是该激光器能够稳定地运转在“马鞍型”的光谱状态，这对于作为啁啾脉冲放大器种子激光源，克服放大过程的“增益窄化”效应有实际意义。     

飞秒激光诱导细胞融合技术的实验研究

细胞融合是细胞工程中的一项重要技术手段。传统细胞融合采用电脉冲、化学融合剂或病毒法实现，这些方法或融合率极低或对融合细胞毒性较大。紫外纳秒激光脉冲与光镊相结合诱导细胞融合为细胞生物学提供了一种单细胞操作，实现细胞融合的手段，但纳秒激光对细胞的热损伤较大。飞秒激光具有单脉冲能量小（nJ），峰值功率密度极高的特点。在生物学应用中，其时空分辨率高等优点被广泛应用于细胞手术、基因转染等研究领域。我们利用飞秒激光为光源实现了集光镊与细胞手术为一体的飞秒激光细胞显微操作系统。利用该系统，实现飞秒激光诱导细胞融合。该成果有望成为单细胞操作实现高效细胞融合的技术手段。