四波混频和级联四波混频效应产生的连续光频率梳

针对产生光频率梳需要锁模激光种子源的难题,创新性提出了用连续光源产生光频率梳,应用色散平坦高非线性光纤解决了宽光谱范围四波混频和级联四波混频效应的相位失配问题。通过实验展示了近40 nm带宽的光频率梳的形成,光频率梳由低功耗,低成本,连续波种子（法布里-珀罗激光器）生成,无需脉冲激光源。连续光频率梳是由在420 m零色散色散平坦高非线性光纤中的四波混频和级联四波混频效应产生的,频谱带宽扩展了近10倍,频率梳的线宽为4.3 MHz。     

布里渊增强四波混频技术及其应用

探讨一种基于非线性光学相位共轭特性的布里渊增强四波混频技术,由于具有对微弱信号无延迟、高增益的反射特性,布里渊增强四波混频技术在激光探测方面具有良好应用前景．     

布里渊增强四波混频研究的进展

当一个布里渊频移的信号在布里渊激活介质中与两束相反方向传播的强泵浦光相互作用时,将产生一个随时间指数增长的共轭场,直到它抽空泵浦场,并且由此产生很高的反射率(大于106)。这项技术可用于共轭微弱信号(小于10-13J),或者可以用于把大部分泵浦能量转移到共轭光,对此技术作了回顾。     

布里渊单模光纤环形腔激光器实验研究

实验研究了布里渊单模光纤环形腔激光器(BSFRL)的输出功率、输出光谱和输出时域特性。通过对激光输出功率和光谱特性与构建激光器的光纤长度和输出耦合器的反馈耦合比关系的研究与分析发现,当构建的BSFRL的输出耦合器反馈耦合比为0.4、光纤长度为1.5 km时,BSFRL具有低泵浦阈值、高转换效率和稳定的单模激光输出,此时激光器的泵浦阈值约为3 mW,光-光转化效率为65%。通过调节偏振控制器,得到稳定的锁模脉冲输出。讨论了BSFRL的时域不稳定性并给出了相应解释。     

氮化硅微腔中的光学频率梳(特邀)

具有高品质因子（Q 值）的光学谐振腔能够长时间将光束缚在较小的模式体积内,极大地增强了光与物质的相互作用,成为集成光学器件中具有重大潜力的重要组成部分。聚焦于目前广泛应用于集成非线性光学领域的氮化硅材料平台,为了解决大尺寸氮化硅微环腔由拼接误差、表面粗糙等因素导致的散射损耗较大的问题,进行了一系列的工艺改进以提高大尺寸氮化硅微环腔的品质因子。结果表明:通过薄膜再沉积工艺可以有效降低氮化硅波导的散射损耗,半径为560 μm的大尺寸氮化硅微环腔的本征Q值得到了平均26% 的提升。得益于提高的微腔Q 值,在氮化硅微环腔中实现了重复频率40 GHz 的光学频率梳。     

布里渊增强四波混频共轭反射率的试验研究

本文研究了布里渊增强四波混频信号光的共轭反射率与相对泵浦强度、泵浦延时、信号光入射角度的关系,得到了最佳试验条件。在该条件下信号光的共轭反射率约为10^5。     

基于缓变上升沿泵浦光的布里渊慢光研究

为了增加布里渊慢光的时间延迟,减小脉冲展宽,利用迎风格式的有限差分法对光纤中受激布里渊散射耦合方程组进行数值求解,分析了具有缓慢变化上升沿的连续光作为泵浦光时,光纤输出端斯托克斯光的时间延迟和脉冲展宽因子随增益的变化情况。数值结果表明:具有缓慢变化上升沿的泵浦光可使高斯长脉冲FWHM(半宽全高)为120ns的时间延迟增加到52ns,高斯短脉冲(FWHM为20ns)的时间延迟增加到64ns,同时可减小高斯长短脉冲的展宽。     

腔内受激布里渊散射的压缩态输出特性

本文分析了腔内受激布里渊散射的物理特性,得到了相应的输出特性,结果表明,输出态可成为光学压缩态。     

基于脉冲光的布里渊散射阈值分析

针对连续分布式布里渊光纤传感器的传感特性与阈值问题,根据光纤中泵浦光与斯托克斯光之间耦合波方程,推导出布里渊散射阈值的关系式,通过计算分析该关系式与入射光的脉冲宽度、光纤半径和温度的关系,提出了基于脉冲光布里渊散射的阈值理论估算模型。在实验中,利用布里渊光时域反射仪系统,得出了脉冲光布里渊阈值特性,并与理论模型的结果进行对比分析,实验证明了该脉冲光阈值模型的结果与实验得到的布里渊阈值能够较好的吻合。     

基于高SBS阈值的HNLF产生高重复频率超短光脉冲

基于光纤中的四波混频(FWM)产生高重复频率超短光脉冲的原理,并为抑制光纤中的受激Brillouin散射(SBS),采用非均匀掺杂高SBS阈值非线性光纤,通过FWM对双拍频信号进行整形压缩,实验上获得了100GHz的高重复率超短光脉冲序列,进而分析了入纤功率对输出光脉冲的影响。     

基于锁模光纤激光器的光学频率梳

基于锁模光纤激光器的光学频率梳是一种新型的光梳发生器。介绍了其产生的基本原理,分析了以射频标准、光频标准以及高次谐波与铯原子跃迁频率标准比较等方法对重复频率,进行精密控制,抖动在10μHz以内;以及采用基频倍频自参考法、2f-3f干涉法等对偏移频率8进行精确测定和稳定性控制,其稳定性达到10mHz。报道了国内外基于锁模光纤激光器的光学频率梳最新研究进展情况,并简单介绍了其在时间、长度精密测量以及与光频有关的科研生产领域中的应用,展望了未来的发展方向。     

超短环形腔布里渊掺铒光纤激光器

提出了一种超短环形腔布里渊掺铒光纤激光器(BEFL),腔长仅为10m。该BEFL以4m长的普通掺铒光纤(EDF)为激光增益介质,腔外布里渊抽运光和980nm抽运光的注入在掺铒光纤中,分别引入非线性布里渊增益和线性掺铒光纤放大器(EDFA)增益。实验结果表明,BEFL工作在单纵模状态,输出信噪比高(>40dB),抽运阈值低(～20mW),输出功率大(>10mW),且布里渊抽运光不仅决定BEFL的输出波长,更对其抽运阈值和出光功率有重要影响。     

基于SOA四波混频效应的慢光特性研究

根据行波SOA的四波混频效应,讨论了不同参数条件下的慢光时延特性。采用SOA分段模型,定量分析了光时延量与偏置电流、频率失谐、泵浦光功率的关系,以及泵浦光功率、载流子寿命的改变对工作带宽的影响。结果表明:可以通过调节频率失谐、偏置电流等参数对光时延量进行控制,增加泵浦光功率或抑制载流子寿命均可提高工作带宽。     

大信号布里渊增强四波混频相位共轭镜

对大信号偏振去耦布里渊增强四波混频(BEFWM)相位共轭光的输出特性(波形、束散角、能量转换效率等)进行了系统的研究。结果表明,使布里渊增强四波混频工作在大信号强相互作用状态下,可以很好地克服同等抽运及结构条件下小信号布里渊增强四波混频中经常出现的波形调制现象,具有良好的波形稳定性以及输入输出脉冲的波形相关性;输出光相位共轭保真度接近100%,且在不同注入信号强度下几乎保持恒定;大信号布里渊增强四波混频能量转换效率相对小信号情况也有很大的提高。     

AlN微环谐振腔倍频程孤子光频梳（特邀）

基于光学微谐振腔的自参考耗散克尔孤子(Dissipative Kerr Solitons, DKSs)有广泛的应用,如频率合成器、相干通信、天文光谱仪校准、精密测量、光学时钟、双梳光谱学等。倍频程DKS已在氮化硅和铌酸锂微谐振腔中实现,笔者提出了一种在氮化铝(AlN)微环谐振腔中通过单一泵浦直接产生倍频程DKS的简单方案。通过将两个谐振频率相近的模式TE₀₀ 和TE₁₀分别作为泵浦谐振和辅助谐振模式,红失谐侧的辅助模式TE₁₀可以有效地平衡孤子形成过程中的热拖曳效应。慢速扫描泵浦光波长可获得稳定的倍频程展宽的孤子梳,带宽为1100~2300 nm,孤子存在范围最大为10.4 GHz(83 pm)。这是首次在AlN平台上获得倍频程展宽的克尔光孤子。该方案在单一泵浦源下就可以获得稳定的倍频程光孤子以及宽的孤子访问窗口,不同于其他方案需要额外引入复杂的控制手段和设备。     

光纤飞秒光梳频率精密控制的研究

新一代光纤飞秒光梳在精密测量和基础物理研究领域中有着广阔的前景,一种通过数字电荷泵锁相环和温控电路相结合的方法可以精密控制光纤飞秒光梳。在实验中,我们成功搭建了光纤飞秒光梳系统。光梳的重复频率为129MHz,初始频率大约为33MHz。我们通过自主研发的温控和数字电荷泵锁相环成功地把光纤飞秒光梳成功地锁定在了由Agilent PSG Analog Singal Generator提供的标准微波信号上,锁定时间至少长达1天。锁定后的重复频率的抖动标准差为0.78mHz,与基准源同一个数量级且很接近,锁定后的初始频率的抖动标准差可达8.98Hz。     

受激布里渊散射的空间光限幅效应的数值研究

采用布里渊噪声起源模型求解受激布里渊散射瞬态耦合波方程,数值模拟了截面光强为高斯分布的光束通过布里渊介质后的光强分布。结果表明,透射光束截面光强呈现出近似平顶的超高斯分布,光强峰值被限制,显示出受激布里渊散射的空间光限幅效应。当改变相互作用长度或者介质增益系数,即可以改变受激布里渊散射的产生阈值,进而改变输出脉冲空间限幅的幅值。