基于阿秒抖动光纤锁模激光器的时钟同步

光纤锁模激光器结构简单,运转稳定,且输出的超短脉冲序列具有极高的时钟稳定性,在抽运探测、脉冲相干合成等要求高精度时钟同步的前沿领域有着广阔的应用前景.本文通过激光器腔内的电光调制器进行反馈控制,实现了两台光纤锁模激光器之间的紧密时钟信号同步;并且通过平衡光学互相关方法,对残余的时钟误差信号进行了测量,分辨率达到了13 as.通过优化激光器的腔内动力学过程及反馈环路的参数,在[1 Hz,10 MHz]的积分区间内得到了109 as的残余时钟误差,对应单台激光器的平均时间抖动为77 as.

日本研发88fs全光纤锁模激光器

超短脉冲激光器在科研领域有着举足轻重的地位．目前钛宝石飞秒激光器已经十分成熟。其锁模脉冲宽度可以达到几个飞秒。近年来，其他激光晶体，特别是掺Yb类晶体的飞秒锁模也取得了十分显著的成果。相比而言，光纤飞秒锁模激光器报道不多．且其脉宽一般较宽。

光纤锁模激光器:从单模时域耗散孤子锁模到多模时空耗散孤子锁模(特邀)

在光纤锁模激光器中,模式相位锁定产生周期短脉冲的过程称为锁模过程,产生的脉冲在广义上被称为“光耗散孤子”。光纤锁模激光器从传统的单模光纤锁模激光器发展到了多模光纤锁模激光器,锁模机理从一维(1D)时域耗散孤子锁模发展到了(3+1)维时空耗散孤子锁模。通过深入理解耗散孤子的产生机理,有望进一步推动光纤锁模激光器在科学和应用领域的发展,为更多领域带来更多创新和可能性。首先介绍单模光纤锁模激光器中的一维时域耗散孤子锁模,探讨不同色散区域中时域耗散孤子的产生机理;随后介绍多模光纤锁模激光器中时空耗散孤子的最新研究成果,讨论模间色散的补偿方法,揭示其丰富的时空锁模机理和潜在的应用场景;最后对光纤锁模激光器的发展前景进行展望。

基于PbS量子点的可调谐高能量锁模光纤激光器

基于低维纳米材料的飞秒光纤激光器在光学开关、光纤传感和光通信领域中发挥着重要的作用。然而,低损伤阈值限制了其在高能量激光领域的实际应用。为了解决这一问题,实验中基于PbS量子点饱和吸收体,在近零色散区研究掺铒光纤激光器的飞秒脉冲输出特性,脉冲中心波长为1568.6 nm,光谱的3 dB带宽为11.4 nm,脉冲半高全宽为361 fs。利用多模光纤中的非线性多模干涉效应实现带宽可调的光谱滤波效应,调节偏振相关“基模”引起的群时间延迟量调控腔内总色散量,升高泵浦驱动电流达到饱和吸收体的反饱和吸收特性区域,实现从展宽脉冲到高能量耗散孤子共振脉冲的切换。由于局部的非同步色散波与孤子之间的相消干涉效应,导致耗散孤子共振脉冲光谱出现了dip型边带和Kelly边带不对称地分布在光谱两边的现象。通过调谐腔内脉冲的偏振状态和泵浦功率,高能量脉冲的半高全宽可以在7.7~23 ns之间调谐。当泵浦驱动电流达到800 mA时,腔内激光脉冲能量为34.8 nJ,其损伤阈值大于60 mJ/cm^(2)。该工作为实现高效、高能量飞秒光纤激光提供了新的解决方案。

重频可调谐U波段被动谐波锁模光纤激光器

U波段(1 625~1 675 nm)高重频锁模光纤激光器在甲烷气体检测、扩展通信波段、光子显微镜、眼部手术等领域有广泛的应用前景。基于被动谐波锁模(Harmonic Mode-Locking, HML)的孤子自频移(Soliton Self-Frequency Shift, SSFS)技术是一种实现高重频U波段激光输出的有效方式。首先搭建了基于非线性偏振旋转(Nonlinear Polarization Rotation, NPR)的被动HML光纤激光器,并以此为种子源,通过级联的放大系统将输出功率最高放大至1.7 W。而后将放大的脉冲输入到一段反常色散的色散位移光纤(Dispersion-Shifted Fiber, DSF)中,利用SSFS效应将其中心波长频移至U波段。研究了其中三个重复频率(722.0、941.7、1 224.2 MHz)状态,系统地探究了脉冲重复频率对SSFS的影响。首次使用NPR被动HML光纤激光器作为SSFS效应种子源,实现了波长可覆盖整个U波段范围的GHz脉冲输出。

百兆赫兹重频的轨道角动量模式飞秒光纤激光器

轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)模式激光器在大容量通信系统、激光加工、微粒子操作、量子光学领域研究有潜在应用价值.OAM模式飞秒光纤激光器具有结构简单、成本低、峰值功率高等优势而被重点研究.当前OAM模式飞秒光纤激光器在重复频率、脉冲宽度、光谱宽度等关键参数上分别都有突破,但性能难以兼得,且重复频率目前在数十MHz.本文基于模式相位匹配原理,制作了大带宽的模式耦合器,结合非线性偏振旋转锁模机理,通过优化腔内的色散,搭建了百兆赫兹重复频率的OAM模式飞秒光纤激光器.实验结果表明,一阶OAM模式光纤激光器的重复频率可达113.6 MHz,脉冲半高全宽98 fs,10 d B带宽可达101 nm;二阶OAM模式光纤激光器的重复频率可达114.9 MHz,脉冲半高全宽60 fs,10 d B带宽可达100 nm.相对于已报道的方案,本文报道的方案在重复频率、脉宽和光谱宽度等关键参数上综合性能较好,有望更广泛地应用于OAM通信、粒子操控等研究领域.

1.06μm结构参数最优化非保偏锁模光纤激光器

采用半导体可饱和吸收镜的锁模光纤激光器是构建皮秒脉冲光纤放大器的热门候选种子光源之一。本文利用非线性薛定谔方程从理论上分析了单模传输光纤和单模增益光纤的模场半径、增益光纤的光纤长度、光纤布拉格光栅的反射率、半导体可饱和吸收镜的调制深度、非饱和损耗和饱和通量对输出脉冲特性的影响。对输出激光的脉冲和光谱特性也进行了理论研究。根据仿真结果,搭建了基于非保偏线型腔和SESAM的掺镱锁模光纤激光器系统。在没有任何腔内色散补偿和外部偏振控制的情况下,获得了中心波长为1.06μm、脉冲宽度小于12.51 ps、光谱宽度为0.32 nm、重复频率为37 MHz、输出功率为2 mW的稳定锁模脉冲激光输出。在我们的实验中,激光脉冲的光谱边缘平滑,光谱分布非常接近高斯线型。最后,通过系统的仿真,近红外锁模光纤激光器的整体结构得到了优化。本文介绍的锁模光纤激光器具有紧凑的非保偏光纤结构、精简的腔内配置和较少的元器件、高质量的输出脉冲相关特性,有望为下一代皮秒脉冲光纤激光器提供性能优异的实用化种子光源。

976 nm类噪声锁模光纤激光器

输出波长为976 nm的脉冲激光器在科研及工业领域具有重要应用.利用非线性光纤环镜(nonlinear optical loop mirror, NOLM)搭建了“9”字型谐振腔,通过在环镜中加入长度为30 m的无源光纤,实现了类噪声脉冲(noise-like pulse, NLP)输出,丰富了976 nm波段的脉冲类型.脉冲的重复频率为4.79MHz,最大输出功率为13.35 mW,最大脉冲能量为2.79 nJ.进一步研究该NLP在不同泵浦功率的脉冲特性变化,结果表明,脉冲能量以及脉冲宽度均随着泵浦功率的增大而增大,但是其自相关曲线中的相干尖峰宽度随泵浦功率的增大而减小.该研究为976 nm类噪声脉冲的产生提供一种简单经济的方案,在超连续谱产生以及类噪声脉冲动力学研究方面具有潜在应用价值.

可提升被动锁模光纤激光器计算效率的分步傅里叶全局误差局部能量法

本文提出了一种提高被动锁模光纤激光器计算效率的方法,该方法由对称分步傅立叶方法(SSFM)和全局误差局部能量(GELE)方法组成。该方法可将与全局误差相关的局部能量增量限制在一定范围内来控制步长。该方法具有自动步长调整机制。达到同程度的计算精度,本文方法的计算时间为255 s,而小的恒定步长SSFM方法需要3 855 s。这表明本文方法可以将计算效率提高10余倍。本文方法还可以通过RK4IP、Adams、预测-校正等高阶算法进行扩展,以提高精度。

大色散稳定腔长的光纤锁模激光器的锁模特性研究

报道了一种新型的采用大色散腔结构的光纤锁模激光器 ,它可以有效地克服激光器腔长抖动对锁模的不良影响。同时 ,实验中发现 ,该结构对超模噪声也有很好的抑制作用。完成了大色散腔、电光调制器调制的 ,稳定的光纤锁模激光器实验 ,得到形状为sech2 的光脉冲输出 ,脉冲宽度为 7 6 ps,脉冲带宽积为 0 335。

基于非线性环形放大镜和微纳光纤锁模激光器的研究现状

被动锁模光纤激光器是超快激光家族中的重要成员,凭借光纤的优良特性,如鲁棒性好、结构简单紧凑、稳定可靠等,吸引了相关研究者的广泛关注。近年来,随着光纤制备工艺和锁模技术的不断进步,光纤锁模激光器得到了迅速发展。基于此,描述锁模技术及不同色散区的锁模激光器,并依据锁模机制、脉冲性质等分类叙述,综述了国内外该领域的研究现状和发展趋势,重点阐述全光纤非线性环形放大镜和微纳光纤锁模激光器的研究进展。

腔型可变的有理数谐波锁模光纤激光器实验研究

本文提出并分析验证了一种腔型可变的锁模光纤激光器结构。方案中,简单改变电光调制器的位置可以分别实现环形腔和法布里-珀罗(F-P)腔的主动锁模激光器。实验中重点研究了两种结构下有理数谐波锁模的效果,通过比较可以看出在F-P腔结构下,腔内光脉冲先后两次经过调制器,受到两次不同深度的调制,此时调制器既作为锁模器件又作为脉冲幅度均衡器件。F-P腔结构的锁模激光器在保持传统锁模激光器输出波长连续可调的优势基础上,对锁模输出脉冲的幅度均衡有改善作用,并且有利于产生更高频率的锁模脉冲输出,实验中产生重复频率为调制频率六倍的锁模脉冲。

一种新型主动锁模光纤激光器腔长稳定技术研究

提出了一种全新的主动锁模光纤激光器的腔长稳定方案 ,通过波长的变化检测腔长的漂移 ,使用波长锁定器得到偏移误差信号补偿腔长变化 实验得到了脉宽为 7.6ps的近变换极限锁模脉冲 ,其超模抑制比达到 6 0dB ,并且在近 2h的工作时间内工作稳定 ,波长漂移小于 0 .0 1nm 与已有的方案相比较 ,不但输出脉冲质量高、并可长时间稳定工作 ,而且由于采用了低成本的稳定方案 。

复合腔抑制主动锁模光纤激光器超模噪声的理论与实验研究

利用Vernier定理和传输函数方法,在理论上定性地分析了复合腔抑制主动锁模光纤激光器超模噪声的原理,实验中利用复合腔获得基频34MHz、脉宽37ps的72阶谐波锁模脉冲.理论和实验均表明,采用复合腔抑制超模噪声的效果并不十分明显,但在实验中发现,利用复合腔可以获得较为稳定的谐波锁模脉冲,对于主动锁模光纤激光器走向实用化具有一定意义.

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.

基于石墨烯可饱和吸收的锁模光纤激光器研究

报道了一种基于单层石墨烯可饱和吸收体调Q锁模的全保偏结构掺铒光纤激光器。研究了单层石墨烯作为可饱和吸收体实现调Q锁模后的激光特征,获得了中心波长1557.69 nm的激光输出。调Q锁模脉冲包络重复频率11.49~40.41 k Hz范围变化,包络宽度在10.1~3.62μs范围变化。在泵浦功率为191.3 m W时,激光器最大输出平均功率9.354 m W,最大光-光转换效率为4.89%。

ABCD矩阵方法在主动锁模光纤激光器理论与实验分析中的应用

应用 ABCD矩阵方法从理论上对主动锁模环形光纤激光器进行了分析并与实验结果进行了比较 .

石墨烯锁模的全保偏光纤激光器

报道了一种基于反射式石墨烯可饱和吸收镜锁模的全保偏掺铒光纤激光器。分别使用单层和十层石墨烯作为可饱和吸收器件,通过全保偏结构,避免了外界环境对腔内偏振态的影响,获得了高稳定性、高偏振度、易自启动的锁模脉冲输出,脉冲宽度分别为697 fs和502 fs。实验表明,十层石墨烯相比于单层石墨烯能够获得更窄的脉冲宽度,更高的峰值功率,具有好的锁模效果。研究同时发现,经十层石墨烯锁模,进一步提高泵浦功率,可在全保偏光纤腔中获得重复频率62.94 MHz的二阶谐波锁模脉冲输出。并通过非线性薛定谔方程对谐波锁模产生的机理进行了分析。这种基于反射式可饱和吸收镜的全保偏锁模光纤激光器有望成为实现基频锁模与谐波锁模可切换的单偏振激光源。

被动锁模光纤激光器中窄带滤波器对多脉冲的影响

研究了在被动锁模掺铒光纤环形激光器中加入窄带滤波器对多脉冲产生的影响.在激光器的腔内插入一个窄带光纤布拉格光栅(FBG),限制激射带宽,可以在低阈值的情况下产生多脉冲.多脉冲的个数取决于泵浦功率的设置,激光器输出脉冲的个数可以分立可调.多脉冲的混沌态数值模拟进一步证实了上述结果.窄带滤波器可以加强多脉冲的产生,这有助于进一步理解光纤激光器中多脉冲的形成机制.

基于注入锁模光纤激光器的OTDM时钟提取技术实验研究

提出了一个新的全光时钟提取方案 :用非均匀复用后的OTDM信号去驱动主动锁模光纤环行激光器中的调制器件 ,得到复用前的单路时钟光脉冲 ,并且成功地从 2×10Gb/sOTDM信号中提取出