Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics and Technology, University of Jinan, Jinan 250022, China
2 e-mail: sps_xiaw@ujn.edu.cn
We experimentally demonstrate for the first time, to the best of our knowledge, an all-fiber passively mode-locked laser operation based on the nonlinear multimode interference of step-index multimode fiber. Such a structure couples the light in and out of the multimode fiber via single-mode fibers, and its physical mechanisms for saturable absorption have been analyzed theoretically based on the third-order nonlinear Kerr effect of multimode fiber. Using the nonlinear multimode interference structure with 48.8 mm length step-index multimode fiber, the modulation depth has been measured to be ～5%. The passively mode-locked laser output pulses have a central wavelength of 1596.66 nm, bandwidth of 2.18 nm, pulsewidth of ～625 fs, and fundamental repetition rate of 8.726 MHz. Furthermore, the influence of total cavity dispersion on the optical spectrum, pulse width, and output power is investigated systematically by adding different lengths of single-mode fiber and dispersion compensation fiber in the laser cavity.
Photonics Research
2018, 6(11): 11001033
1 济南大学 物理科学与技术学院, 山东 济南 250022
2 山东大学 晶体材料国家重点实验室, 山东 济南 250100
使用半导体可饱和吸收镜, 实现了光纤耦合半导体激光抽运Tm:YAP晶体的全固态连续波锁模激光运转。根据ABCD矩阵理论设计激光器参数, 通过控制谐振腔的像散和模式分布, 获得了稳定的皮秒锁模激光输出。当最大抽运功率为7.96 W时, 获得锁模激光的最大平均输出功率为0.73 W, 相应的斜效率为15.6%。此时锁模脉冲宽度约为1.7 ps, 对应的重复频率为88.7 MHz, 中心谱线为1 982.4 nm。结果表明: Tm:YAP晶体是一种具有较好的热学、机械性能的2 μm波段超快激光晶体。
半导体可饱和吸收镜 连续波锁模 皮秒脉冲 Tm:YAP激光器 semiconductor saturable-absorber mirror CW mode-locked ps-pulse Tm:YAP laser 红外与激光工程
2018, 47(5): 0505003
Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics and Technology, University of Jinan, Jinan 250022, China
2 e-mail: sps_xiaw@ujn.edu.cn
Graphene-based surface plasmon waveguides (SPWs) show high confinement well beyond the diffraction limit at terahertz frequencies. By combining a graphene SPW and nonlinear material, we propose a novel graphene/AlGaAs SPW structure for terahertz wave difference frequency generation (DFG) under near-infrared pumps. The composite waveguide, which supports single-mode operation at terahertz frequencies and guides two pumps by a high-index-contrast AlGaAs/AlOx structure, can confine terahertz waves tightly and realize good mode field overlap of three waves. The phase-matching condition is satisfied via artificial birefringence in an AlGaAs/AlOx waveguide together with the tunability of graphene, and the phase-matching terahertz wave frequency varies from 4 to 7 THz when the Fermi energy level of graphene changes from 0.848 to 2.456 eV. Based on the coupled-mode theory, we investigate the power-normalized conversion efficiency for the tunable terahertz wave DFG process by using the finite difference method under continuous wave pumps, where the tunable bandwidth can reach 2 THz with considerable conversion efficiency. To exploit the high peak powers of pulses, we also discuss optical pulse evolutions for pulse-pumped terahertz wave DFG processes.
Nonlinear wave mixing Surface plasmons Waveguides Semiconductor materials Photonics Research
2018, 6(3): 03000186
济南大学物理科学与技术学院, 山东 济南 250022
采用掺钕双包层大模场保偏光子晶体光纤(PCF)作为增益介质，实现了1.06 μm连续激光运转。实验采用线型谐振腔，光纤一端研磨成0°角作为自由耦合输出端，并提供4%的反馈光用于维持谐振腔内的激光振荡。激光器阈值为2.4 W，斜效率为18.8%。当抽运功率达到30 W时，最大输出功率为4.94 W，光束质量因子为1.30，偏振串音为-7.9 dB，输出激光的中心波长为1062.7 nm。实验结果表明，掺钕双包层大模场PCF具有良好的单模传输特性和保偏性能，有利于激光器实现高功率高光束质量的激光输出。
激光器 光子晶体光纤 连续激光 自由耦合输出 光束质量因子
1 济南大学 物理科学与技术学院, 山东 济南 250022
2 山东大学(威海) 网络与信息管理中心, 山东 威海 264209
为了实现内腔型光参量振荡器(OPO)的调Q锁模脉冲输出, 通过设计并匹配OPO谐振腔和基频激光腔的腔长, 满足了同步泵浦条件, 最终在实验上得到了信号光的调Q锁模输出; 在实验中, 采用氙灯泵浦Nd: YAG作为基频激光, 以KTP晶体为非线性转换介质, 采用电光开关作为调Q手段, 测量了OPO的近红外信号光的输出波形、输出能量、光谱构成等输出特性。在泵浦能量12.8 J、调制频率20 kHz时, 得到了锁模深度为100%的信号光输出, 并发现信号光锁模脉冲重复率依赖于基频激光; 得到了调Q锁模信号光输出能量随泵浦能量、电光调制频率的变化关系。
调Q锁模 内腔光参量振荡 同步泵浦 Q-switched mode-locking intra-cavity optical parametric oscillator synchronously pumping 红外与激光工程
2016, 45(11): 1105008
济南大学 物理科学与技术学院, 山东 济南 250022
设计了一种具有高负平坦色散特性的压缩型高双折射光子晶体光纤。为了获得高双折射特性, 光纤包层采用压缩三角格子和椭圆空气孔的结构; 为了提高控制色散的灵活性, 在纤芯加入小的缺陷空气孔。基于超格子构造法, 详细地模拟分析了光纤的双折射、色散特性。研究结果表明: 在波长1.3~1.8 μm的宽波段范围内, 可获得高负平坦色散且色散值约为-667 ps·nm-1·km-1, 色散值在±7 ps·nm-1·km-1的范围内变化; 双折射在波长研究范围内都实现了10-2的高数量级, 且在1.55 μm处可达到2.21×10-2。基于此种光纤的高负色散特性和高双折射在光传输系统及光纤传感有广泛应用。
光子晶体光纤 高双折射 高负平坦色散 超格子构造法 photonic crystal fiber high birefringence high negative flattened dispersion supercell lattice method 红外与激光工程
2016, 45(s1): S120001
济南大学物理科学与技术学院，山东 济南 250022
设计了一种具有高双折射和高负色散特性的光子晶体光纤。在包层中，采用压缩三角格子和两种不同大小椭圆空气孔。基于超格子构造法，研究了光子晶体光纤的结构参数对双折射特性和色散特性的影响。数值研究结果表明：双折射在1.1~1.9 μm的宽波段范围内达到10-2的高数量级，色散在1.4~1.8 μm的宽波段范围内实现了高负色散,而且在传输窗口波长1.55 μm处，双折射可达到3.4×10sup>-2，x-和y-偏振基模色散分别为-127 ps/nm/km和 -428 ps/nm/km。此外，双折射、色散和有效面积特性随光子晶体光纤结构的变化也进行了详细的研究。基于其高双折射和高负色散特性，此种光纤可以广泛用于色散补偿光纤和偏振依赖型通讯系统。
光子晶体光纤 高双折射 高负色散 超格子构造法 photonic crystal fiber high birefringence negative dispersion squeezed lattice method
1 济南大学物理科学与技术学院， 山东 济南 250022
2 山东大学晶体材料国家重点实验室， 山东 济南 250100
3 中国科学院福建物质结构研究所， 福建 福州 350002
采用提拉法生长了Yb:NaY(WO4)2晶体，使用透射式半导体可饱和吸收镜(SESAM)，实现了激光二极管(LD)抽运的连续波锁模飞秒激光运转。当最大抽运功率为8.6 W时，输出功率为164 mW，中心谱线为1035 nm，锁模脉冲的重复频率为35 MHz。经测量此时锁模脉冲宽度为246 fs。
激光器 钨酸钇钠晶体 半导体可饱和吸收镜 锁模 飞秒 中国激光
2012, 39(11): 1102002
1 济南大学 理学院,山东 济南 250022
2 山东大学 晶体材料国家重点实验室,山东 济南 250100
使用透射式半导体可饱和吸收镜(SESAM),实现了光纤耦合半导体激光抽运Nd:YAG晶体的连续波锁模运转。根据ABCD矩阵传输理论,对激光器谐振腔的像散、稳定性与腔参数的关系进行了理论计算。在此基础上,设计了Z型折叠激光谐振腔,获得了稳定的1064 nm皮秒锁模激光输出。当抽运功率为7.7 W时,最大输出功率为372 mW。重复频率为54 MHz。经测量此时锁模脉冲宽度为8.9 ps。
激光技术 半导体可饱和吸收镜 连续锁模 皮秒脉冲 Nd:YAG激光器
1 济南大学 理学院,山东 济南 250022
2 山东大学 信息科学与工程学院,山东 济南 250100
采用激光二极管( LD) 抽运c轴切割的Nd:GdVO4晶体,声光调制器作为主动调Q开关,Cr4+:YAG饱和吸收体作为被动调Q开关,实现了声光Cr4+:YAG 主被动双调Q 1.06 μm 激光运转。实验结果表明,通过改变声光调制器和Cr4+:YAG饱和吸收体在谐振腔内的位置,可以有效地控制脉冲宽度,同时获得了双调Q激光的单脉冲能量、峰值功率的变化范围。根据ABCD矩阵传输理论计算得出的腔内模式半径沿腔轴的变化关系,考虑腔内振荡光强的空间高斯分布以及声光调制的渡越时间,给出了LD抽运声光Cr4+:YAG主被动双调Q激光的耦合速率方程组,理论计算与实验结果相符。
激光技术 激光二极管抽运 声光调Q开关 脉冲宽度 高斯分布 速率方程组
