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
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
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,*
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 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
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
1 西部能源光子技术国家重点实验室培育基地，陕西 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，陕西 西安 710069
3 陕西省光电子技术重点实验室，西北大学光子学与光子技术研究院，陕西 西安 710069
设计了一种非对称环形复合谐振腔，将光纤环行器、光纤可调谐滤波器和光纤环形滤波器分别嵌入到主环形腔内，基于游标效应的原理，实现了调谐范围1020~1090 nm的高效、稳定可调谐单频光纤激光器。采用980 nm半导体激光器作为泵浦源，在中心波长1064 nm 处，当泵浦功率为200 mW时，利用延迟自外差法测得单频激光的输出线宽为3.325 kHz，光信噪比均大于50 dB，以5 min为间隔，40 min内测得输出激光波长稳定性为0.02 nm。
激光器 单频光纤激光器 波长可调谐 游标效应 滤波器 激光与光电子学进展
2021, 58(13): 1314003
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,*
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
1 西北大学 光子学与光子技术研究所，陕西 西安 710069
2 中国科学院西安光学精密机械研究所 空间光学应用研究室，陕西 西安 710069
激光射孔是油井完井工程领域一项具有前瞻性的技术，对提高石油资源采收率具有重要的应用价值。为提高油井激光射孔所使用的激光功率和激光传输的安全性，利用19台光纤传输972 nm半导体激光器实现了10 kW级激光空间非相干合束。通过分析参与合束的准直激光束的半径、间距与合束激光的光斑重叠率之间的变化规律以及模拟合束激光横截面能量分布，完成激光空间非相干合束器的结构设计。在300 mm的合束长度内实现了具有单一光束形态且最大合束功率达到10.441 kW、焦斑直径21 mm、线宽2.46 nm的空间非相干合束激光输出，合束效率达到98.2%。利用10 kW空间非相干合束激光完成了针对砂岩和钢板的地面激光射孔实验，射孔深度分别达到570 mm和70 mm。
空间非相干合束 972 nm半导体激光器 光纤传输 10 kW合束激光 激光射孔 space incoherent beam combining 972 nm semiconductor laser fiber transmission 10 kW combined laser laser perforation 红外与激光工程
2019, 48(10): 1005013
马选选 1,2,3,*陆宝乐 1,2,3,*王凯乐 1,2,3侯瑶 1,2,3[ ... ]白晋涛 1,2,3,*
1 陕西省光电技术与功能材料省部共建国家重点实验室培育基地, 陕西 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, 陕西 西安710069
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710069
设计出一种集可调谐带通滤波器、高精度环形滤波器和光纤环形镜于一体的全光纤复合腔结构可调谐单频窄线宽光纤激光器。采用980 nm半导体激光器作为抽运源,掺镱光纤在谐振腔内分别作为增益介质和可饱和吸收体,成功实现波长为1030~1090 nm稳定的宽谱可调谐单频窄线宽激光输出。当抽运光的抽运功率为300 mW时,在波长为1070 nm处得到的输出功率最大,为18.5 mW,斜率效率达到7.95%,持续1 h内没有出现跳模现象,功率不稳定性小于1%;当抽运功率为200 mW时,利用延迟自外差法测量线宽,得到波长调谐范围内的平均线宽为8.7 kHz,弛豫振荡频率为64 kHz。
激光器 光纤激光器 单频 滤波器 可调谐激光器
