微纳光纤镀铂金膜锁模光纤激光器

采用有限元法仿真了微纳光纤中模式在镀膜前后的能量、电场及有效折射率变化,分析了HE_(11)、TE_(01)、HE_(21)和TM_(01)模式在微纳光纤中的传输特性以及与铂金膜的相互作用原理。采用缓冲氧化物刻蚀液制作了微纳光纤并用离子喷溅法镀铂金膜,得到直径为13.2μm、铂金膜厚度为40 nm的微纳光纤器件,测试了其可饱和吸收特性,调制深度和饱和强度分别为0.57%和0.8 MW/cm^(2)。制作了全光纤锁模激光器,锁模阈值为180 mW。锁模脉冲重复频率为17.93 MHz,脉冲宽度为103 ps,中心波长为1031.6 nm,半高宽约为3.5 nm。

光纤激光模场及表征技术进展

在光纤通信、光纤激光器和光纤传感等领域的实际应用中,需要重点关注光纤中的模式问题。模分复用是提高光通信信息容量的有效方法,模间干涉是大多数光纤传感的基本方法,高功率光纤激光的光束质量控制的关键技术之一就是模式控制,因此,对光纤模式理论、模式产生及转换、模式表征技术开展研究具有重要的研究意义和实际应用价值。论文讨论了光纤的模式及光束质量,分析了多种模式发生及转换的方法,将模式表征方法归结为非相干、相干和低相干测量法。光纤模式表征是目前的研究热点,在多种表征方法中,空间和频谱成像法(S2)和双重傅里叶变换法(F2)具有显著的优越性,可不需要提前知道光纤的几何参数,就可获得模场分布、模式功率占比、群时延等特性。研究表明F2法更适合于表征高功率光纤激光的模场特性。

基于空间域和频率域傅里叶变换F^2的光纤模式成分分析

针对高功率光纤激光光束质量诊断的需求,提出了双傅里叶变换F^2法来测量光纤模式成分,该方法侧重于对光纤输出激光的空间域和时间域的傅里叶变换谱进行测量,得到群时延图,给出模式在空间频谱域的分布,以及各个模式的功率占比,与己有的S^2方法相比,该方法大大减小了对移动平台的移动精度要求,适合于测量高功率光纤激光器输出光的模式成分.

高功率光纤中传输光模式与其波长相关性研究

针对高功率光纤激光模式诊断和光谱诊断的需求,研究了光纤中传输模式的波长相关性,数值计算了光纤中各个模式的模场分布随波长的变化曲线及相应的光束质量,采用双傅里叶变换F^2法实际测量了光纤模式成分与波长的关系曲线.结果表明,光纤中各个模式的模场分布随波长变化,波长越长,模场面积越大;模式的光束质量随波长变化不大,但在截止频率附近明显变差;光纤中各个模式的功率占比与波长有关.

通过优化损耗点镜产生高效率的涡旋光束

通过使用带有损耗点的腔镜,在Yb∶phosphate(Yb∶QX)振荡器里实现了一阶涡旋光束的输出。详细研究了涡旋光的光-光转换效率与损耗点直径和腔内激光模式直径及形状的关系。实验发现,在Z字型固体激光器中,当腔内激光模式直径为损耗点直径的4~6倍,激光模式在切线面和弧矢面的光斑直径比例(即椭圆率)约为80%,泵浦功率为1.59 W时,获得了光-光转换效率最高为7.7%的一阶涡旋光束。此研究可为利用损耗点在Z字型固体激光器中产生高转换效率的一阶涡旋光束提供理论实验依据。

基于马赫-曾德尔点衍射干涉仪的激光模式复振幅测量

利用马赫-曾德尔点衍射干涉仪,通过一幅干涉图,直接恢复激光模式的强度和相位信息,重建模式复振幅。在理论上分析了利用快速傅里叶变换的点衍射干涉法重建激光复振幅分布的原理;推导了激光模式在自由空间中传输时强度和相位的分布情况。将模拟的分布与实验结果做了比较,结果表明,点衍射干涉法可以恢复激光模式的强度和相位信息。