全光纤自相似锁模激光器实验及理论研究

在锁模光纤激光器中,本研究基于高集成度器件同时实现了泵浦耦合、光谱滤波和偏振相关隔离损耗,进而在1550 nm波段实现了自相似被动锁模脉冲输出。同时还搭建了全光纤放大器进行非线性增益管理放大,成功将自相似脉冲的10 dB谱宽从25.9 nm拓宽至52.6 nm,然后利用负色散光纤将脉冲宽度压窄至66 fs。最后,基于广义非线性薛定谔方程与激光速率方程的数值模拟,从理论上研究了激光器和光纤放大器的脉冲运转过程。模拟结果表明腔内的窄带滤波器和较长的正色散增益光纤是线性啁啾自相似锁模脉冲产生的必要条件,当自相似脉冲被光纤预压缩后,使用足够长度的正色散增益光纤可同时实现脉冲的自相似放大以及非线性增益管理放大,从而在全光纤结构中输出脉宽小于100 fs的锁模脉冲。

1064nm超短激光脉冲的锁模获取与特性分析

为了获得1064 nm皮秒级的超短激光脉冲,探究其波形和功率特征以及泵浦功率和腔长对锁模特性的影响,使用SESAM(半导体可饱和吸收镜)设计相应的W型折叠腔实验系统进行分析,获得了重复频率为92.25 MHz的稳定锁模脉冲。实验结果表明,在腔长不变时,若泵浦功率过低,则锁模不会启动,若泵浦功率过高,则会观察到调Q不稳定及多脉冲现象,且在产生锁模效应的泵浦功率范围内,锁模脉冲的平均功率大小和泵浦功率大小是呈正相关的;在泵浦功率大小一定时,锁模脉冲的波形对折叠腔腔长的变化极为敏感,不足1 mm的腔长变化都会使波形出现较大的抖动,只有在一个极小的范围内才会出现稳定的梳状波。

可移动光学超稳腔的研制及其稳定性测试

可移动超稳腔可以减小环境振动对激光稳定性带来的影响,适合振动强度较大的运输条件。本文展示了一种由低膨胀系数玻璃制作的光学谐振腔,并测试了激光锁定到该可移动超稳腔的频率稳定性。支杆固定于金属热屏蔽罩内的机械设计使其具有良好的稳定性和可移动性。采用短延迟自外差干涉法测量了激光器锁定到超稳腔后的线宽,并且借助振动平台测试其稳定性。实验发现锁定后的激光器线宽和振动频率存在线性关系,激光器线宽会随着振动加速度增大出现饱和效应。去除振动时激光线宽可以恢复到无振动时的数值,证实该超稳腔具有较高稳定性。

光纤激光合成技术研究新进展

介绍了目前国内外光纤激光器合成技术的最新进展,分析了几种流行的非相干和相干合成技术方法,指出了其优缺点,最后对光纤激光器相干合成技术的发展作了展望．

激光束相干合成技术的研究进展

光纤激光器相干合成技术的研究对于获得高功率和良好光束质量的激光输出具有十分重大的意义,而激光束相干合成技术对光纤激光器的相干合成具有重要的启发作用。介绍了激光束相干合成技术的基本原理和研究进展,按照不同的合成机理对各种相干合成方案进行了分类,详细阐述了各种方案的合成机理和技术难点,并对各种方案作了简要的对比和优劣性评价,指出了三种比较有前途的激光束相干合成技术方案。

多抖动法主振荡功率放大器相干合成技术

采用多抖动相位控制方法实现了两路和三路1 W量级光纤放大器的相干合成,对实验结果进行了详细分析。实验中,将种子光源输出激光分为两路(或三路),分别通过光纤放大器进行功率放大,并采用多抖动法实现相干合成。控制系统开环时,远场光斑条纹模糊不清,两路和三路合成时条纹对比度分别为0.19和0.12;系统闭环时,远场光斑条纹清晰可见,对比度提高到0.93和0.81,合成效率分别为80%和77%。此外,对两路和三路的合成效果进行了比较,指出了各路的控制资源对合成效果的影响。

谐波锁模掺铒光纤激光器的稳定性研究

对谐波锁模掺铒光纤激光器的稳定性进行了实验研究.采用再生锁模技术控制腔长变化对稳定性的影响,提出了在腔内利用缠绕光纤法替代保偏光纤以获取偏振稳定机制的方案,并进行了相关实验.利用自相位调制+频谱滤波抑制超模噪音,实验中当抽运功率在50 mW以上时就足可以抑制超模噪音.实验结果表明:采用以上三种措施能够较好地解决影响谐波锁模光纤激光器稳定的温漂、偏振起伏和超模噪音问题,从而大大提高了谐波锁模光纤激光器的稳定性.

非线性放大环形镜“8”字腔光纤激光器实验研究

使用976nm半导体激光器作为抽运源,对利用非线性放大环形镜(NALM)锁模运行的掺Yb3+光纤激光器进行了实验研究,获得了脉冲宽度43.6ps,中心波长为1053.3nm的锁模脉冲激光输出,光谱宽度8nm,输出功率为0.2mW,重复频率为18.2MHz,经过放大,通过光栅对腔外色散补偿,在腔外产生了宽度616fs的脉冲激光·

角锥棱镜腔Nd^(3+):YAG激光器被动锁模的理论分析和实验研究

报道了角锥棱镜腔Nd3+:YAG激光器的被动锁模理论分析和实验研究．理论分析并数值模拟了角锥棱镜旋转导致的腔内偏振态和光强的变化。利用偏振镜得到了线偏振的脉冲激光输出,并且和角锥棱镜一起改变腔内偏振态。实验中通过旋转角锥棱镜改变腔内的偏振态,调节腔内光强,得到被动锁模和被动调Q两种状态的脉冲输出,与理论分析的结果相一致。

超短脉冲光纤激光器的研究进展

本文针对超短脉冲光纤激光器三种不同的锁模机制,综述了相应锁模光纤激光器的研究进展,并且对包层泵浦锁模光纤激光器产生高能量或高峰值功率超短脉冲进行了阐述。

半导体可饱和吸收镜实现超短高功率脉冲激光研究进展

介绍了半导体可饱和吸收镜(SESAM)的基本结构及使用半导体可饱和吸收镜被动锁模固态激光器的基本原理。综述了利用半导体可饱和吸收镜被动锁模薄片式固态激光器及光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器,获得高平均输出功率超短脉冲的最新进展,并指出量子点半导体可饱和吸收镜的使用将加速超短高功率脉冲的发展。

基于激光多普勒技术的PZT薄膜压电性能测试研究

应用基于激光多普勒技术的微小形变分析方法,并引入数字锁相技术,成功实现了PZT(Pb(Zr,Ti)O3)铁电薄膜的压电性能测试。对商用压电陶瓷在小信号激励下的压电性能测试表明,数字锁相技术的引入能有效抑制系统噪声,并提高激光多普勒系统的位移检测分辨率,使其达到皮米量级。此外,研究了用溶胶-凝胶技术和溶胶-电雾化技术制备得到的PZT薄膜的电压-位移曲线和压电位移“蝴蝶线”,实验结果表明:在5 V直流偏置下测得两种方法制备得到的PZT薄膜的d33压电系数分别为218.7 pC/N和215.8 pC/N,相应的标准偏差分别为12.7和28.6。

利用NALM结构的被动锁模掺铒光纤激光器的研究

为了研究光纤中的非线性效应对锁模脉冲的影响,采用非线性放大环镜来实现被动锁模,在分析非线性放大环镜传输特性理论的基础上,对被动锁模掺铒光纤激光器进行了相关的实验研究。实验中观察到了重复频率为280.2MHz、中心波长是1556.235nm、线宽是0.4nm的稳定的锁模脉冲现象。研究结果对更深入地了解被动锁模产生现象、进一步开展后续研究具有极其重要的意义。

非线性光纤环形镜掺铒光纤激光器的实验研究

为了研究掺铒光纤激光器超短脉冲的产生,采用增益平坦型掺铒光纤放大器、两个偏振控制器以及3个耦合器,利用非线性光纤环形镜加成脉冲锁模技术,通过改变偏振控制器的方向,获得最大输出功率为0.6mW的脉冲输出,对应的光谱宽度9nm、中心波长1561nm、脉冲宽度434ps、脉冲的重复频率为1.1MHz。该脉冲经过掺铒光纤放大器放大后,最大输出功率为10.8mW。放大后锁模脉冲的中心波长保持不变、光谱带宽稍有变窄、输出功率明显增大、脉冲宽度展宽为495ps。实验结果表明,采用商用的掺铒光纤放大器可实现结构简单、调节方便的掺铒光纤激光器超短脉冲输出,且掺铒光纤激光器可以实现自启动,并长时间稳定锁模工作。

非线性偏振旋转锁模Yb^(3+)光纤激光器的理论分析

本文对非线性偏振旋转锁模Yb^(3+)光纤激光器进行了理论分析,通过数值模拟方法证明,采用非线性偏振旋转的锁模机制,利用掺Yb^(3+)光纤工作在正色散区的特性,在掺Yb^(3+)光纤组成的环形腔激光器中,可形成能量较大的光脉冲。对该脉冲在腔外进行压缩,可得到高能量的超短光源。

激光的相位噪声特性以及抑制方法研究

回顾了到目前为止激光相位噪声的研究成果,阐述了由经典模型和弛豫振荡导致的在线宽展宽影响下的激光线宽。提出了自发辐射放大会对激光谱线产生进一步影响的问题。在噪声的抑制方面,分析了电子介入系统锁相方案的锁相效果。通过比较已锁相激光和未锁相激光与理想激光之间的互相关函数,结果表明,成功的锁相会使锁相激光的相干长度扩展到无限长。

基于饱和吸收镜的被动锁模掺铒光纤激光器

为了研究基于半导体可饱和吸收镜的被动锁模光纤激光器的输出特性,采用1480nm的半导体激光器作为抽运源,利用掺铒光纤作为增益介质,以及光纤环行器、偏振控制器、波分复用器和耦合器等构成了环形腔结构的被动锁模光纤激光器。实验中获得了峰值波长1586nm、光谱宽度4.8nm、重复频率11.2MHz、最大平均输出功率8.4mW的稳定锁模激光脉冲输出。结果表明,调整光纤偏振控制器会使光纤激光器输出脉冲的时域波形略微发生变化,在实际应用中需要注意偏振态变化对锁模光纤激光器输出脉冲时域特性的影响。这一结果对于半导体可饱和吸收镜在被动锁模光纤激光器中的应用及其特性具有一定帮助。

注入锁定激光器的边带锁频技术稳频系统优化分析

介绍了边带锁频技术稳频方法,推导出鉴频曲线,对稳频控制过程进行了分析.建立了注入锁定激光器的边带锁频技术稳频系统理论模型,讨论了相关参量对稳频效果的影响并且进行了优化.结果表明,增加入射光强,采用窄线宽的法布里-珀罗以及对法布里-珀罗进行高准确度温控都可以增强稳频效果.提出适用于注入锁定激光器的两种稳频方案并进行比较.

利用锁相飞秒激光对碘分子R(59)8-4超精细跃迁的绝对频率测量

介绍了633 nm半导体激光频标系统,高重复频率锁相飞秒激光器系统和绝对频率测量系统的建立以及测量碘分子超精细跃迁绝对频率的系统方案。633 nm半导体激光频标采用三次微分稳频方法,将激光频率锁定在碘分子谱线上,获得0.5 mW的稳频激光输出。飞秒激光稳频系统通过锁相电路将飞秒激光的高重复频率(760 MHz)和初始频率稳定在微波频率标准上,从而得到稳定的飞秒光梳,其稳定度优于6.44×10-13。在此基础上建立了绝对频率的直接测量系统,即利用波长计直接测量光梳的齿数n,并通过拍频法,测出633 nm半导体激光频标与飞秒光梳的差频,从而计算出相应谱线的绝对频率。这样,通过锁相飞秒激光器,建立了微波频率标准到光学频率标准的传递,为进一步的基础研究工作奠定了基础。

SESAM实现脉冲式Nd∶YAG激光器的被动锁模特性研究

为了研究半导体可饱和吸收镜的被动锁模特性,采用中科院半导体所提供的半导体可饱和吸收镜,实现了脉冲式Nd∶YAG激光器1.06μm激光的被动锁模,获得了稳定的皮秒激光脉冲序列输出。经自相关实验装置测量,其锁模激光脉冲宽度大约为48.2ps,脉冲序列的能量为24m J,实验中采用直腔结构的谐振腔,该腔结构简单、易于调整。理论上分析了1.06μm半导体可饱和吸收镜结构及被动锁模基本原理,计算并模拟了半导体可饱和吸收镜中布喇格反射层不同周期时对应的反射谱图以及不同周期时中心频率处布喇格反射层的反射率曲线。结果表明,随着布喇格反射层周期数的增加,其中心波长处的反射率也随着增加。当周期数大于13时,其中心波长反射率超过99%。半导体可饱和吸收镜是实现Nd∶YAG激光器的被动锁模的理想锁模器件。