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严义 1,2吕辰悦 1,2郎嘉靖 1,2赵永森 1,2[ ... ]白晋涛 1,2
作者单位
摘要
1 西北大学 光子学与光子技术研究所,省部共建西部能源光子技术国家重点实验室,西安 710127
2 陕西省全固态激光及应用工程技术研究中心,陕西省光电子技术重点实验室,西安 710127
3 西北大学 信息科学与技术学院,西安 710127
提出并演示了一种基于非线性偏振旋转以及半导体可饱和吸收镜的混合锁模掺镱光纤激光器。其中半导体可饱和吸收镜提供可饱和吸收效应实现锁模,而非线性偏振旋转提供光谱滤波实现对脉冲的操控。通过调整偏振控制器可以改变光谱滤波,在同一激光腔中实现两种不同的脉冲演化路径。在正弦型光谱滤波较强时输出单波长至七波长可切换同步锁模脉冲,当正弦型光谱滤波较弱时产生单、双波长耗散孤子锁模脉冲。同时,数值模拟验证了两种脉冲的动态演化过程。该研究加深了光谱滤波对脉冲演化的影响,并为多脉冲动力学的研究提供了新思路。
光纤激光器 混合锁模 光谱滤波 多波长 同步、异步脉冲 Fiber laser Hybrid mode-locking Spectral filtering Multiple wavelengths Synchronous and asynchronous pulses 
光子学报
2025, 54(3): 0314001
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Xueyu Yang 1,2Chenyue Lü 1,2Baole Lu 1,2,*Jintao Bai 1,2,**
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Energy Photon-Technology in Western China, International Collaborative Center on Photoelectric Technology and Nano Functional Materials, Institute of Photonics & Photon-Technology, Northwest University, Xi’an 710127, China
2 Shaanxi Engineering Technology Research Center for Solid State Lasers and Application, Shaanxi Provincial Key Laboratory of Photo-electronic Technology, Northwest University, Xi’an 710127, China
We explore for the first time the real-time spectra of dissipative soliton (DS) and noise-like pulse (NLP) inter-switching by adjusting the pump power, as well as the dual-pulse collision dynamics for three modes: dual-NLP, NLP-DS, and dual-DS in a single-/dual-wavelength mode-locked fiber laser. Different types of dual-pulses differ in collision duration. During spectral reconstruction, dual-pulses exchange energy twice due to their respective accumulation dynamics. Additionally, collision-induced soliton explosions have chaotic properties, leading to each collision being random. The experimental results advance the study of the dynamics of different pulse types and also contribute to the conduction of in-depth investigations on dual-comb sources.
ytterbium-doped fiber laser single-/dual-wavelength different pulse types real-time spectra 
Chinese Optics Letters
2024, 22(10): 101403
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徐晨曦 1刘一宁 1王怡洁 1张琛 1,2,3,*[ ... ]白晋涛 1,2,3
作者单位
摘要
1 西北大学光子学与光子技术研究所,陕西 西安 710127
2 西北大学省部共建西部能源光子技术国家重点实验室,陕西 西安 710127
3 西北大学陕西省光电子技术重点实验室,陕西 西安 710127
针对双光子直写大面积微纳结构中的离焦问题,提出一种基于荧光成像分析的焦点主动补偿方法。首先利用光刻胶荧光信号在光刻胶与基底介质界面处快速变化的特点,结合相应的图像处理方法分析相机捕获的荧光图像,高效地判断出物镜焦平面与基底平面间的倾角。随后,通过空间位置旋转变换关系得出加工区域内每一个加工位点的补偿值,以及补偿过程中这些位点与激光焦点在三维空间中的相对运动速度。最后,由纳米压电平移台执行相应的位置与速度即可实现对离焦的主动补偿。进行大范围微纳米线、尺度渐变微纳米结构阵列和尺度渐变复杂几何结构的双光子直写加工实验,结果表明提出的方法能有效地解决双光子直写中的离焦问题,最小补偿倾角达到4.62×10-4 rad。在预期300 nm高度的大面积微纳米线阵列加工中,离焦补偿精度标准差达到23 nm。同时,提出的方法能够实现尺度渐变的微纳结构的高精度加工,获得的尺度渐变双针结构的最小特征结构高度为12 nm、半峰全宽为79 nm。提出的方法简单易行、不需要额外引入参考光和复杂的标定,对于降低系统技术难度和控制系统成本具有一定的现实意义。
双光子聚合 荧光成像分析 焦点主动补偿 微纳加工 
中国激光
2024, 51(12): 1202420
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徐知微 1,2,3闫佳乐 1,2,3王国珍 1,2,3李奔 1,2,3[ ... ]白杨 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 西北大学 光子学与光子技术研究所, 西安 710127
2 省部共建西部能源光子技术国家重点实验室, 西安 710127
3 陕西省全固态激光及应用工程技术研究中心, 西安 710127
采用液相剥离法获得厚度约为3.2 nm、层数约为3至4层的碳化钛纳米片(Ti3C2Tx),结合旋涂法制备出Ti3C2Tx-聚乙烯醇(Ti3C2Tx-PVA)薄膜,并借助拉曼光谱、原子力显微镜和平衡双探测系统对Ti3C2Tx纳米片的物相组成、厚度及可饱和吸收性能进行了表征。将Ti3C2Tx-PVA薄膜作为可饱和吸收体应用于一种808 nm半导体激光二极管端面泵浦Nd∶YAG陶瓷/LBO腔内倍频的556 nm黄绿激光器中实现被动调Q。在分析布儒斯特偏振器和双折射晶体协同选频滤波机理的基础上,通过两者的协同使用,抑制了1 116 nm和1 123 nm处光谱腔内振荡并进一步压缩了1 112 nm处p-偏振光的纵模个数。在5.1 W最高激光二极管泵浦功率下,获得了平均输出功率为86.2 mW、重复频率为745.8 kHz、脉冲宽度为46 ns的556 nm被动调Q脉冲黄绿激光输出。4 h内测得功率不稳定度和激光噪声仅为±0.39%和0.37%,光束质量评价因子为M2x=1.837和M2y=1.975。Ti3C2Tx-PVA薄膜被动调Q结合“布儒斯特偏振器+双折射晶体”协同选频滤波技术方案为开发高稳定性、低噪声脉冲黄绿激光提供有价值的参考。
被动调Q Ti3C2Tx-PVA 低噪声 556 nm黄绿激光 选频滤波 Passively Q-switching Ti3C2Tx-PVA Low noise Yellow-green laser at 556 nm Frequency selection and filtering 
光子学报
2024, 53(3): 0314001
AI Video Guide  
Yaqi Zhai 1,2Han Wen 1,2Haowei Chen 1,2,*Baole Lu 1,2,**Jintao Bai 1,2
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Energy Photon-Technology in Western China, International Collaborative Center on Photoelectric Technology and Nano Functional Materials, Institute of Photonics & Photon-Technology, Northwest University, Xi’an 710127, China
2 Shaanxi Engineering Technology Research Center for Solid State Lasers and Application, Shaanxi Provincial Key Laboratory of Photo-electronic Technology, Northwest University, Xi’an 710127, China
We demonstrate a stable narrow linewidth single-frequency erbium-doped fiber laser (EDFL) operating at 1.6 µm. A Fabry–Perot fiber Bragg grating and two cascaded subrings are incorporated in the main ring cavity to achieve single-frequency operation. The experimentally measured optical signal-to-noise ratio is greater than 73 dB. Furthermore, the linewidth of the EDFL is measured to be about 480 Hz by the self-built short-delayed self-heterodyne interferometry device. The laser shows superior stability, with no mode-hopping during the 60-min observation period. The proposed EDFL provides a new experimental idea for realizing a single-frequency fiber laser in the L-band.
erbium-doped fiber laser two cascaded subrings single frequency 
Chinese Optics Letters
2024, 22(4): 041406
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Photon-Technology in Western China Energy, International Collaborative Center on Photoelectric Technology and Nano Functional Materials, Institute of Photonics & Photon Technology, School of Physics, Northwest University, Xi’an 710069, China
We report a Yb-doped mode-locked fiber laser based on a nonlinear amplifying loop mirror (NALM), which is all-normal-dispersion (ANDi), and allows the output wavelength to be tunable. The laser can generate a stable femtosecond dissipative soliton with a maximum output power of 196 mW. Its repetition rate is 112.4 MHz, and the final pulse duration is 236 fs. By adjusting the angle of the reflective diffraction grating, the mode-locked fiber laser was realized to tune the output with a tuning range of 54 nm from 1011.8 nm to 1065.6 nm. To the best of our knowledge, this is the widest tuning range of an ANDi Yb-doped mode-locked fiber laser based on NALM.
all-normal-dispersion wavelength tuning mode-locked fiber laser 
Chinese Optics Letters
2023, 21(6): 061402
Chenyue Lv 1,2Baole Lu 1,2,3,*Jintao Bai 1,2,4,*
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Energy Photon-Technology in Western China, International Collaborative Center on Photoelectric Technology and Nano Functional Materials, Institute of Photonics & Photon-Technology, Northwest University, Xi’an 710127, China
2 Shaanxi Engineering Technology Research Center for Solid State Lasers and Application, Provincial Key Laboratory of Photo-Electronic Technology, Northwest University, Xi’an 710069, China
3 e-mail: lubaole1123@163.com
4 e-mail: baijt@nwu.edu.cn
Frequency detuning of mode-locked fiber lasers displays many remarkable nonlinear dynamical behaviors. Here we report for the first time the evolution of pulses from mode-locking through period pulsation to Q-switched mode-locking for three fundamental cases. Our experiments are performed in a hybrid actively and passively amplitude-modulated all-fiber polarization-maintaining mode-locked fiber laser, where the amplitude modulation frequency artificially deviates from the fundamental frequency of the cavity. We design and numerically simulate the laser with coupled Ginzburg–Landau equations. The experimentally observed dynamics of the mode detuning process is discussed with the assistance of the fitted model and numerical simulations, showing the generalizability of the optical mode detuning variation process. Our work provides fundamental insights for understanding perturbations in nonlinear optical resonant cavities and expands the ideas for studying chaotic path theory in hybrid mode-locked fiber lasers.
Photonics Research
2023, 11(3): 383
孟祥瑞 1,3文瀚 1,3陈浩伟 1,2,3孙博 1,2,3[ ... ]白晋涛 1,2,3
作者单位
摘要
1 西北大学 光子学与光子技术研究所 省部共建西部能源光子技术国家重点实验室,陕西 西安 710127
2 国家级光电技术与纳米功能材料国际联合研究中心,陕西 西安 710127
3 陕西省光电子技术重点实验室 陕西省全固态激光及应用工程研究中心,陕西 西安 710127
基于光纤环形激光器,设计出由三端口环形器、偏振控制器、未泵浦保偏掺镱光纤和光纤布拉格光栅组成的滤波器件作为高精度滤波器对谐振腔内的模式个数进行抑制,通过调谐偏振控制器,在保偏掺镱光纤内形成的梳状光谱和动态光栅,实现了窄线宽、单、双波长可切换单频掺镱光纤激光器。单波长运行时,在1064.37 nm处测得激光器输出线宽346 Hz,光信噪比大于50 dB,30 min内该激光器波长及功率的不稳定性均在0.01 nm和0.2 dB范围内。通过调节偏振控制器,单波长和双波长可以实现互相切换,双波长分别位于1064.156 nm和1065.236 nm。该技术为超窄线宽激光器的双波长输出提供了新的途径。
光纤激光器 窄线宽 可切换 双波长 fiber laser narrow linewidth switchable double wavelength 
红外与激光工程
2022, 51(6): 20220325
陆宝乐 1,2,3陈程 1,3林启蒙 1,3张朝阳 1,3[ ... ]白晋涛 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 西北大学 光子学与光子技术研究所,省部共建西部能源光子技术国家重点实验室,西安 710127
2 国家级光电技术与纳米功能材料国际联合研究中心,西安 710127
3 陕西省全固态激光及应用工程技术研究中心,陕西省光电子技术重点实验室,西安 710127

超短脉冲光纤激光器是激光器领域的一个重要分支,由于输出脉冲峰值功率高、脉冲宽度窄,吸引了大量科研工作者的关注。被动锁模技术是产生超短脉冲的常用手段,通过平衡谐振腔内色散与非线性,增益与损耗之间的相互作用来实现超短脉冲输出。深入理解被动锁模机制能够进一步推动超快光源的研究走向成熟。随着输出性能的逐步提升,超短脉冲光纤激光器的适用场景越来越丰富,能在不同领域发挥更加重要的作用。本文综述了目前光纤激光器中常用的几类被动锁模技术,包括:非线性光纤环形镜、非线性偏转旋转、低维纳米材料可饱和吸收体、非线性多模干涉以及最近涌现的Mamyshev振荡器和时空锁模等,阐述了各自的原理以及技术优势,并介绍了其在超短脉冲光纤激光器研究方面的最新进展。

光子学报
2022, 51(10): 1014003
 
黄先明 1,2,3王飞 4,*陆宝乐 1,2,3,**白晋涛 1,2,3
作者单位
摘要
1 西部能源光子技术省部共建国家重点实验室,陕西 西安 710127
2 陕西省全固态激光及应用工程技术研究中心,陕西 西安 710127
3 西北大学光子学与光子技术研究所陕西省光电子技术重点实验室,陕西 西安 710127
4 湖北工业大学理学院,湖北 武汉 430068
拉盖尔-高斯旋转腔系统是获得光力学诱导透明(OMIT)效应的一种特殊装置,进一步提出在该腔中利用非线性耦合和轨道角动量(OAM)交换实现三阶克尔非线性效应的调控。利用系统的哈密顿模型可以得到克尔非线性解析表达式,经过数值模拟研究发现,当系统被调节到OMIT窗口附近时,携带OAM的光场会经历极小的吸收和强烈的色散,从而导致巨克尔非线性效应的产生。与传统的电磁诱导透明(EIT)和OMIT相比,该系统可以通过OAM和其他参数实现巨克尔非线性的调控。不仅如此,轨道角量子数还可以被用于控制光传播的群速度、实现快光和慢光效应。
非线性光学 克尔系数 轨道角动量 快慢光效应 光力学诱导透明 
光学学报
2022, 42(22): 2219002

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