被动锁模光纤激光器中高阶色散对输出脉冲特性影响

构建了被动锁模光纤激光器的理论模型,通过数值仿真从时域和频域两个方面研究了高阶色散对输出脉冲特性的影响,在时域方面,三阶色散导致脉冲形状发生畸变,脉冲时域轮廓不对称,时域偏移等现象;在频域方面,三阶色散导致边带位置及强度发生变化。同时,研究发现四阶色散可以展宽脉冲,改变脉冲的边带强度。本文的研究结果对被动锁模掺镱光纤激光器的实际应用具有指导意义。

环形腔被动锁模掺饵光纤激光器

通过在非线性偏振旋转环形腔内引入一种可旋转的在线起偏器,在保证装置的全光纤化结构的前提下,简化了被动锁模光纤激光器的结构.通过联合调节可旋转的在线起偏器、1/2波片和1/4波片的角度实现了掺饵光纤锁模脉冲20nm间隔的双波长调谐输出,调谐过程中观察到了锁模脉冲双波长状态.另外,从装置中去掉1/2波片后,仅调谐可旋转的在线起偏器和1/4波片也能够实现锁模脉冲的单波长稳定输出.

非线性偏振旋转被动锁模光纤激光器自动锁模电路

针对基于非线性偏振旋转(NPR)原理的被动锁模光纤激光器稳定性差和不能自行进入锁模状态的问题,本文设计了自动锁模电路,用于对激光器进行实时调控以获得稳定的锁模输出。该项设计利用高速光电探测器(PD)将NPR被动锁模光纤激光器输出的光信号转化为电脉冲信号,经过线性放大、整形处理后输出至单片机进行计数;单片机根据快速锁模判定算法判断该激光器的输出状态,并自动反馈调节加装在光纤激光器上的电控偏振控制器(PC),从而实现激光器的锁模稳定状态输出。实验结果表明,对于重复频率为6.238MHz的NPR被动锁模激光器,自动锁模电路能够在6ms内检测到失锁状态,在最长10.24s内自动搜索达到稳定锁模工作状态。对于重复频率在16MHz以下的NPR被动锁模激光器,自动锁模电路都能够快速地实现自行启动或将启动后因故失锁的状态调节回锁模状态,达到预先的设计要求,具有结构简单、成本低、功耗低及性能稳定等优点。

碳纳米管被动锁模光纤激光器的研究进展

单壁碳纳米管(SWCNTs)作为被动锁模材料具有许多优点:恢复时间快(<1 ps)、饱和光强低、制备处理容易、成本低、工作光谱范围宽、化学稳定性好、与光纤兼容等,在超快激光器方面引起了人们的极大兴趣,并成功应用于固体、波导和光纤被动锁模激光器。本文对被动锁模超短脉冲光纤激光器的研究进展进行了综述,特别是对以单壁碳纳米管为非线性可饱和吸收体的被动锁模光纤激光器进行了总结。

用半导体可饱和吸收镜进行LD泵浦Yb∶YAG激光器被动锁模研究

采用不同的半导体可饱和吸收镜,实现了940nm半导体直接泵浦Yb∶YAG激光器被动锁模,得到了输出中心波长分别在1030nm和1050nm,光谱半宽(FWHM)分别为1nm和2nm的稳定锁模脉冲序列,其重复频率分别为190. 24MHz和178. 6MHz 泵浦光为4W时,两种波长的平均输出功率分别为80mW和60mW。

被动锁模掺铒光纤激光器中的有理数谐波锁模

为了获得稳定的谐波锁模脉冲,分析了有理数谐波锁模的理论和非线性放大环镜的传输特性。构建了包括一个外部环和一个内部环的8字形被动锁模掺铒脉冲光纤激光器,对被动锁模掺铒光纤激光器进行了相关理论分析和实验研究。实验发现,当调整泵浦功率分别为167,146和126mW时,除了观测到了稳定的谐波锁模脉冲外,还观察到了分别类似于3阶、5阶、6阶的有理数谐波锁模脉冲产生现象,分析其脉冲重复频率,证实此类脉冲序列具有属于3阶、5阶和6阶有理数谐波锁模脉冲序列重复频率的一样的规律,认为其产生原因是8字形光纤激光器中的Sagnac环起了和主动锁模中调制器一样的作用。

超低频率全正色散半导体可饱和吸收镜被动锁模光纤激光器

通过延长激光器环形腔腔长,利用高浓度掺杂的单模掺镱光纤,搭建了超低重复频率、全正色散结构的半导体可饱和吸收镜被动锁模光纤激光器。激光器的中心波长、重复频率、平均功率及单脉冲能量分别为1 064nm,281.5kHz,11mW和39nJ。为了稳定中心波长,实现自启动,激光器腔体内接入了一个带通滤波器。该激光器运行稳定,无调Q不稳定现象,极大减小了半导体可饱和吸收镜被损坏的机会。

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。

被动锁模Yb^(3+)光纤环形腔激光器的研究

采用974 nm半导体激光器作为泵浦源,超高掺杂Yb3+光纤作为增益介质,利用光纤的非线性偏振旋转效应,得到稳定的ps量级锁模光脉冲。泵浦功率220 mW时,激光器锁模阈值功率150 mW,输出功率26 mW,锁模光脉冲中心波长1 046 nm,3 dB带宽6.01 nm,20 dB带宽16 nm,脉宽22 ps,重复频率20MHz。与同类光纤激光器相比,该激光器输出功率高,具有更好的稳定性。

宽可调谐自起振被动锁模掺铒光纤激光器

分析了利用非线性偏振旋转效应作为等效可饱和吸收体锁模的原理 ,并用该方法构建起环形腔被动锁模掺铒光纤激光器 ,结合可调谐滤波器腔外滤波的方法实现锁模脉冲波长的连续可调谐 实验中得到自起振、平均输出功率 0 .313mW ,脉冲半极大全宽度 (FWHM) 1.5ps ,中心波长15 6 2 .3nm ,重复频率 13.9MHz的稳定被动锁模脉冲序列输出 ,滤波后输出脉冲中心波长在 15 5 3.2～15 71.4nm内连续可调 ,得到谱宽 2 .5nm以下 ,脉宽小于 1.

78fs全光纤环形腔被动锁模飞秒激光器

为满足全光采样系统对低时域抖动、窄脉冲宽度和高重复频率飞秒光纤激光器的需求,结合数值仿真,在实验的基础上利用非线性偏振旋转锁模原理,初步实现了自由运转被动锁模掺铒飞秒光纤激光器,激光器锁模输出脉冲的基本重复频率为6.028 MHz,平均输出功率为1.07 mW,中心波长为1 570.3 nm,光谱宽度为33.2 nm,理论推算出傅里叶变换受限脉冲的时域宽度为78 fs;通过增大输出耦合器的分束比,可以提高锁模输出脉冲的平均功率;同时,测量了锁模脉冲基本重复频率的稳定性。该激光器的操作和调节简单,在锁模情况下能够长时间稳定运行,其全光纤结构更有利于小型化和便携化。

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.

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。

飞秒被动锁模环形腔掺Er^(3+)光纤激光器

在考虑增益、损耗、群速度色散、自相位调制、快速可饱和吸收体等各种参数同时作用情况下,分析了非线性偏振旋转效应自启动锁模机理,研究了腔体参数与锁模脉冲之间的关系,并给出飞秒被动锁模环形腔掺E r3+光纤激光器实验原理。实验采用性能稳定的980 nm半导体激光器作为抽运源,高掺杂短长度掺E r3+光纤作为增益介质,利用非线性偏振旋转锁模技术,得到了稳定的飞秒自起振锁模光脉冲。抽运功率为23 mW时,激光器输出锁模脉冲中心波长1 552 nm,3 dB带宽为7.6 nm,重复频率14.0 MH z,平均输出功率0.43 mW,自起振锁模泵浦阈值功率11.5mW,并观测到了稳定的高阶锁模脉冲输出。该激光器与报道过的相同结构光纤激光器相比,自起振泵浦阈值低、脉冲能量高、稳定性好,且频谱边带幅度小。

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。

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。

SESAM实现Nd:YAG激光器被动锁模研究及皮秒脉冲测量

分析了1.06μm半导体可饱和吸收镜(SESAM)结构及被动锁模基本原理,利用SESAM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,脉冲序列的能量为45mJ。实验上还研究了腔长对SESAM锁模效果的影响。提出一种基于迈克耳逊干涉仪的皮秒光脉冲测量方法——二次谐波自相关单次测量法,分析这种测量方法的原理并构建实验装置对SESAM被动锁模Nd:YAG激光器的皮秒激光脉冲进行测量,测得激光脉冲宽度为43.6ps。二次谐波单次测量法具有精度较高,操作简单等优点。

Cr^(4+)∶YAG被动调Q与被动锁模的研究

分析Ｃｒ４＋∶ＹＡＧ晶体对１．０６μｍ激光的可饱和吸收特性．从速率方程出发，导出基态和第一激光态反转Ｃｒ４＋粒子数密度的变化率、第一和第二激发态的饱和光强．由此得出Ｃｒ４＋∶ＹＡＧ的第一激光发态的饱和吸收只能实现调Ｑ，而第二激发态的饱和吸收可以导致锁模．在同一台脉冲式Ｎｄ∶ＹＡＧ激光器中用Ｃｒ４＋∶ＹＡＧ晶体作为可饱和吸收体．改变腔长和其它实验条件，既可实现被动调Ｑ运转，得到脉宽２０ｎｓ、能量１２５ｍＪ的巨脉冲输出；又可实现被动锁模运转，得到脉宽１９０ｐｓ。

被动锁模光纤激光器的多模式输出

被动锁模光纤激光器腔体结构简单,可以实现全光纤集成,是产生超短脉冲的有效方法,而非线性偏振旋转又是其中最重要、最简单的被动锁模方法。为了研究基于非线性偏振旋转被动锁模光纤激光器存在的多种不同工作模式,采用实验方法,得到了包括正常孤子态,多脉冲束缚态,噪声像脉冲态等输出模式。结果表明,基于非线性偏振旋转被动锁模光纤激光器存在多种不同的工作模式。

飞秒被动锁模光纤激光器的稳定性研究

从广义非线性薛定谔锁模方程出发,运用数值方法分别研究了泵浦光功率和非线性饱和吸收体对飞秒被动锁模光纤激光器工作特性的影响,并得到了激光器在基阶脉冲重复频率下稳态输出的最高输入泵浦功率和其对应的非线性饱和吸收体稳定工作区间。该研究结果为进一步优化设计最高泵浦功率、非线性饱和吸收体开关以及提高被动锁模光纤激光器的稳定工作性能都具有指导意义。