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
左振忠 2,3王凯乐 2,3黄先明 2,3陈浩伟 1,2,3[ ... ]白晋涛 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 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
2 西北大学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
展示了一种基于环形器的线形腔可控掺镱自扫光纤激光器,腔两端的反射光在掺镱光纤内形成驻波场,产生空间烧孔效应,进而诱导形成动态光栅,产生自扫效应。当泵浦功率达到22.5 mW时,获得了正向自扫效应,当泵浦功率为48.8 mW时,获得的最大自扫范围约为6 nm (1065.4217~1071.4225 nm)。在整个实验过程中,获得的扫描速度为0.56~8.83 nm/s,平均脉冲重复频率为12.08~115.20 kHz。当泵浦功率为161.3 mW时,获得的最大光学信噪比为53.18 dB。实验中,在环形器内引入一个机械式可调谐光衰减器,通过改变腔内损耗,简单有效地对自扫范围和自扫速度等自扫特性进行了调控,并将自扫范围扩大为10.83 nm。
激光器 光纤激光器 自扫效应 光谱特性 微秒脉冲 
中国激光
2022, 49(23): 2301003
张朝阳 1,3陆宝乐 1,2,3,*陈浩伟 1,2,3王凯歌 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,西安 710069
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 710069
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 710069
研究了一种基于非线性光纤环形镜“8”字形谐振腔结构的波长可调谐被动锁模掺铒光纤激光器,该激光器通过将偏振控制器加在耦合比为30/70的2×2光纤耦合器首尾相连的环内,在整个谐振腔的右端搭建了一个Sagnac环形滤波器。当泵浦功率为270 mW时,锁模光纤激光器输出了中心波长为1 555.7 nm的传统孤子,其光谱的3-dB带宽为4.2 nm,重复频率为21.1 MHz,信噪比为68 dB,脉冲宽度为0.759 ps。此外,在不改变腔内其他器件的情况下只增加泵浦功率,实现了锁模光纤激光器的连续可调谐,中心波长的调谐范围为1.5 nm;在增加泵浦功率到360 mW时,调节偏振控制器出现了松束缚态孤子。
激光器 传统孤子 非线性光纤环形镜 掺铒 被动锁模 Laser Traditional soliton Nonlinear optical loop mirror Er-doped Passively mode-locked 
光子学报
2022, 51(2): 0251217
丁建一 1,2,3陆宝乐 1,2,3王凯乐 1,2,3陈浩伟 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,西安70069
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710069
3 陕西省全固态激光及应用工程研究中心,陕西省光电子技术重点实验室,西安710069
报道了一种基于非线性放大环形镜的“8”字形腔波长可调谐锁模掺镱光纤激光器。当泵浦功率为240 mW时,光纤激光器输出中心波长在1 064.1 nm处的耗散孤子,其光谱3 dB带宽为7.7 nm,重复频率为18.8 MHz,输出光信噪比高达71.2 dB,脉冲宽度为867 fs。分别通过调节偏振控制器和泵浦功率实现了锁模光纤激光器在1 032.8~1 065.1 nm以及1 037.4~1 041.9 nm内调谐输出。探究了不同锁模状态下的光谱与脉冲特性,获得了时间带宽积接近傅里叶变换极限的高斯型脉冲。该光纤激光器结构简单,易于调谐,稳定性好,可为实现波长调谐、耗散孤子锁模提供技术参考。
锁模 耗散孤子 非线性放大环形镜 波长调谐 光纤激光器 掺镱 Mode-locked Dissipative soliton Nonlinear amplifier loop mirror Wavelength tunable Fiber laser Yb-doped 
光子学报
2021, 50(7): 260
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Photoelectric Technology and Functional Materials, International Collaborative Center on Photoelectric Technology and Nano Functional Materials, Institute of Photonics & Photon-technology, Northwest University, Xi’an 710069, 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
We reported a wavelength-flexible all-polarization-maintaining self-sweeping fiber laser based on the intracavity loss tuning brought by the bent optical fiber. The bidirectional cavity structure achieved the self-sweeping effect due to the appearance of the dynamic grating in the active fiber with the spatial hole burning effect. Under this, a section of fiber was bent into a circle for adjusting the loss of the cavity. With a descending diameter of bent fiber circle, the sweeping range moves to the shorter wavelength and covers a wide range from 1055.6 to 1034.6 nm eventually. Both the initial wavelength of self-sweeping regime and the threshold of the fiber laser show exponential correlation with the diameter of the circular fiber. Our work provides a compact and low-cost way to achieve the broad wavelength-flexible self-sweeping operation.
fiber laser self-sweeping effect bidirectional cavity flexible wavelength all-polarization maintaining 
Chinese Optics Letters
2021, 19(4): 041401
张凯龙 3,4陈浩伟 1,3,4陆宝乐 1,2,4,**白晋涛 1,2,3,4,*
作者单位
摘要
1 西部能源光子技术与功能材料省部共建国家重点实验室, 陕西 西安 710069
2 国家级光电技术与功能材料国际联合研究中心, 陕西 西安 710069
3 陕西省全固态激光及应用工程技术研究中心, 陕西 西安 710069
4 西北大学光子学与光子技术研究院陕西省光电子技术重点实验室, 陕西 西安 710069
报道了一种采用新型二维材料二硒化铪可饱和吸收体的被动调Q掺铒光纤激光器。通过机械剥离法制备了二硒化铪薄片,将其作为可饱和吸收器件插入掺铒光纤激光器谐振腔内,实现了稳定的调Q脉冲激光输出。在泵浦功率为140 mW时,通过控制偏振控制器调节谐振腔内的偏振状态,获得了中心波长为1532.3 nm,3 dB谱线宽度为0.68 nm的稳定调Q脉冲输出;当泵浦功率增加到360 mW时,脉冲输出的重复频率从42.3 kHz变化到88.2 kHz,脉冲宽度从3.3 μs变化到1.8 μs。实验结果表明,在最大泵浦功率处,光纤激光器输出的最大功率为6.1 mW,单脉冲能量为68.5 nJ。
激光器 光纤激光器 二硒化铪可饱和吸收体 掺饵光纤 
光学学报
2020, 40(13): 1314001

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