偏振动态可调耗散孤子光纤激光器实验研究

实验搭建了一台基于碳纳米管的耗散孤子光纤激光器,研究了耗散孤子的动态偏振特性.在160 mW的抽运功率下,得到了稳定的单脉冲耗散孤子.通过调整腔内的偏振控制器,得到了庞加莱球上为固定点形式吸引子的偏振锁定矢量耗散孤子.单向机械调节腔内偏振控制器可以调控偏振锁定吸引子向极限环吸引子的演化,且实现极限环区域可控.对比不同偏振吸引子下的偏振度发现,偏振度的高低和偏振吸引子覆盖区域面积成反比.因此,可以通过偏振度的大小定量地判断吸引子是否为偏振锁定.该工作对于研究新型偏振可调激光器、探索激光器的物理机制具有指导意义.

锁模光纤激光器中隐形孤子脉动演化特性研究(特邀)

以锁模光纤激光器为研究平台,利用色散傅里叶变换技术,实时观察到调制频率成比例的三周期隐形孤子脉动现象。通过分析孤子的演化特性,笔者所在课题组认为孤子的调制不稳定性引起了色散波和孤子的参量耦合过程,导致了色散波和孤子的能量交换,从而产生了参量边带和隐形孤子脉动。部分能量在色散波和孤子间的交换使得孤子总能量几乎不变。因此这种孤子脉动难以通过时域脉冲序列分辨。此外,文中实验分析了隐形孤子脉动完整的演化路径,即仅通过增加泵浦功率使得脉动产生至消失的过程。与传统的可见脉动过程相比,这种隐形孤子脉动的调制周期随泵浦功率的变化较小。该工作不仅加强了对孤子脉动动力学现象的理解,还对锁模激光稳定性的提升具有重要意义。

基于45°倾斜光纤光栅的光纤激光频率梳(特邀)

利用45°倾斜光纤光栅(45°-TFG)作为光纤型起偏器,搭建了一台高可靠性高稳定性的掺铒锁模光纤激光器,并以此为基础实现了重复频率f_(rep)和载波包络偏移频率f_(ceo)的精确锁定。当泵浦功率为228 mW时,基于45°-TFG的锁模激光振荡器可实现3 dB光谱带宽为60.4 nm、脉冲宽度为68 fs的超短脉冲输出,在12 h内功率的均方根稳定性达到0.033%,且在较大的泵浦范围内均能维持较好的展宽锁模状态。经过自主搭建的非线性脉冲放大、超连续谱产生以及f-2f自参考拍频干涉光路,获得了信噪比为32 dB的f_(ceo)信号。最后通过搭建基于锁相环的主动反馈控制电路,将f_(rep)和f_(ceo)信号溯源至一台GPS时频系统,最终测得f_(rep)和f_(ceo)信号归一化后在1 s门时间内频率稳定度为2.38×10^(-12)和6.41×10^(-16)。这是首次实现基于45°-TFG的光纤激光频率梳,表明了基于45°-TFG的锁模光纤激光器在实际应用中的潜力。

基于倾斜光纤光栅的连续可调谐锁模激光器

以45°倾斜光纤光栅为起偏器,采用非线性偏振旋转技术,搭建了一台基于45°倾斜光纤光栅和锥型光纤的波长可调谐被动锁模光纤激光器。当输入抽运功率为454 mW时,可实现稳定的锁模脉冲输出,输出脉冲的中心波长为1568.8 nm,输出功率为2.31 mW,3 dB带宽为4.5 nm,脉宽为1.3 ps。锥型光纤作为可调节衰减器,改变了腔内的损耗,实现了波长从1568.8 nm到1560.24 nm的连续可调谐。该激光器可以应用在传感、光谱测量和通信等领域。

基于Lyot滤波器的脉冲态可切换掺镱光纤激光器

采用由一对保偏45°倾斜光纤光栅构成的Lyot滤波器,设计了一台脉冲态可切换的掺镱光纤激光器。该Lyot滤波器集成了起偏器和梳状滤波器的功能,为激光器实现耗散孤子锁模提供了光谱滤波效应,从而使激光器产生了中心波长为1038.82 nm、脉冲宽度为5.2 ps的耗散孤子脉冲。随着泵浦功率的增加,非线性偏振旋转反馈机制的切换导致激光器的锁模脉冲态发生了耗散孤子脉冲与类噪声脉冲之间的多重切换。脉冲态切换过程中仅需调节泵浦功率,而不需要改变偏振控制器的状态。该脉冲态可切换激光器可以用于设计更精准可控的多功能光源。

锁模光纤激光器的偏振同步与去同步动力学

基于正色散的非线性偏振旋转(NPR)锁模光纤激光器,在稳定的连续波(CW)锁模状态和复合锁模状态下分析脉冲的偏振特性。通过单一调节泵浦功率,实现稳定的CW锁模状态下耗散孤子(DS)与类噪声(NLP)两种脉冲的切换。另外,固定泵浦功率,仅调节偏振控制器(PCs)可得到由脉冲状态自发切换引起的复合锁模状态。对比分析两种锁模状态下的脉冲偏振特性,发现纵模相位锁定的同步对应于脉冲正交偏振分量的完全同步,纵模相位在同步与去同步切换状态下的复合锁模对应于脉冲正交偏振分量的部分同步。实验结果表明,纵模相位间的同步状态受脉冲正交偏振分量影响。该工作对理解锁模激光器中复杂动力学、发展稳定的激光动力学技术具有指导意义。