1 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室，上海 200062
2 华东师范大学重庆研究院精密光学重庆市重点实验室，重庆 401147
3 南开大学现代光学研究所，天津 300071
将时间拉伸色散傅里叶变换测量方法应用于飞秒光丝成像研究。通过光谱-空间编码的方式，结合高速单点探测器及示波器，实现了对飞秒光丝瞬态演化过程的一维成像。成像空间分辨率为60 μm，刷新速率为54.54 MHz。本文方法避开了CCD对图像刷新率的限制，为研究光丝与物质相互作用动力学提供了新方法。
超快光学 光丝 成像 傅里叶变换 飞秒激光 激光与光电子学进展
2022, 59(13): 1336001
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Optics and Optical Engineering, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
2 Institute of Materials Research and Engineering, Agency for Science, Technology and Research (A*STAR), Singapore 138634, Singapore
Photon nanosieves, as amplitude-type metasurfaces, have been demonstrated usually in a transmission mode for optical super-focusing, display, and holography, but the sieves with subwavelength size constrain optical transmission, thus leading to low efficiency. Here, we report reflective photon nanosieves that consist of metallic meta-mirrors sitting on a transparent quartz substrate. Upon illumination, these meta-mirrors offer the reflectance of , which is higher than the transmission of visible light through diameter-identical nanoholes. Benefiting from this configuration, a meta-mirror-based reflective hologram has been demonstrated with good consistence between theoretical and experimental results over the broadband spectrum from 500 nm to 650 nm, meanwhile exhibiting total efficiency of . Additionally, if an additional high-reflectance layer is employed below these meta-mirrors, the efficiency can be enhanced further for optical anti-counterfeiting.
metasurfaces nanosieves holograms reflective mirrors Chinese Optics Letters
2022, 20(5): 053602
1 中国科学技术大学物理学院，光学与光学工程系，合肥 230026
2 黄山精工凹印制版有限公司，黄山 245900
现代显微镜中的物镜受限于瑞利衍射极限，其分辨率不能满足生物成像、材料科学以及光刻等领域的需求。目前，突破瑞利衍射极限的方法可分为近场(如扫描近场光学显微镜、超透镜、微球透镜)和远场(如受激辐射损耗显微镜、光激活定位显微镜、随机光学重建显微镜)方法。然而，前者利用纳米探针散射物体表面一个波长范围内的倏逝波，极具挑战性；而后者对样品有选择性，只适用于荧光分子样品，且会对样品造成损伤。近年来，平板透镜利用波带片、光子筛以及梯度超构表面等人工微纳结构来控制光的衍射，具有小型化、高数值孔径、大焦深、亚衍射极限聚焦等功能，为远场无标记超分辨率成像提供了一个可行的解决方案。本文从衍射聚焦光学的统一理论出发，总结平面衍射透镜的最新进展，揭示基于光场调控实现纳米聚焦的物理机制，介绍平板衍射透镜的设计原理、光学性能、微纳结构特性和材料影响，详细讨论平板衍射透镜的光学像差(如离轴像差和色差)及其校正，平板衍射透镜在纳米成像、光刻以及光电子能谱仪中的应用，最后展望其未来的发展方向和机遇。
平板衍射透镜 人工微纳结构 远场超分辨率成像 光学像差 亚衍射极限聚焦 planar diffractive lens artificial micro/nano-structure far-field superreslution imaging optical aberration subdiffraction-limit focusing
1 华东师范大学 精密光谱科学与技术国家重点实验室，上海 200241
2 华东师范大学重庆研究院，重庆 401120
3 济南量子科学研究院，山东 济南 250101
提出并实验探究了基于同步脉冲诱导的中红外差频产生技术，利用高速光电探测器将泵浦光脉冲转换为超短电信号，使其驱动宽带的幅度调制器，作用于可调谐连续激光器上，从而实现双色脉冲的稳定时域同步。利用了同步脉冲诱导的非线性差频过程，有效降低了光参量下转换的泵浦阈值，能够获得瓦量级的中红外超短脉冲输出，最大泵浦光转换效率达60%，且中心波长在3000~3175 nm范围内可调谐。得益于全保偏光纤架构，平均功率的不稳定度(STD/MEAN)在1 h内低至0.07%，展现了优异的长期稳定性。此外，该方案利用光-电-光高速调制实现高精度脉冲同步，免除了复杂的反馈电路，具有结构简单、即插即用、鲁棒性强的特点，为拓展中红外光源在野外的应用奠定了基础。
中红外激光 差频产生 脉冲同步 光纤激光器 mid-infrared lasers difference-frequency generation pulse synchronization fiber lasers 红外与激光工程
2021, 50(8): 20210314
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室, 上海 200062
3 济南量子技术研究院, 山东 济南 250101
实验验证了基于全保偏光纤的单通光参量中红外(MIR)超短脉冲产生方案。基于全光纤主振荡功率放大(MOPA)结构,获得了平均功率为2.4 W、脉冲宽度为48.85 ps、中心波长为1029.75 nm的可调重复频率近红外脉冲。当系统重复频率为100 kHz时,近红外脉冲的峰值功率可达491 kW。利用该近红外脉冲泵浦MgO-PPLN晶体,当入射脉冲的平均功率为608.9 mW时,获得了平均功率为66.13 mW的中红外皮秒脉冲,相应的峰值功率为13.5 kW。通过调控晶体的反转周期和温度,可实现3180~3976 nm的可调波长输出。该方案具有结构简单、稳定度高的特点。
激光技术 超短脉冲 光纤激光器 光参量产生 中红外激光 光学学报
2021, 41(12): 1236001
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Precision Spectroscopy, East China Normal University, Shanghai 200062, China
2 Chongqing Institute of East China Normal University, Chongqing 401147, China
3 Jinan Institute of Quantum Technology, Jinan 250101, China
In this paper, we demonstrated a series of short-living mode-locking (ML) states (each lasting a few to a hundred microseconds) that happened before a fiber laser reached a steady ML state. With time-stretched dispersion Fourier transform spectroscopy, a rich diversity of transient multi-pulse dynamics were revealed spectrally and temporally. As a result, we found that the formation of the short-living ML states was related to abundant pump power, and their decaying evolution dynamics were possibly governed by gain depletion and recovery. Our results revealed unexpected transient lasing behaviors of a soliton laser and thus might be useful to understand the complex dynamics of mode-locked lasers.
mode-locking soliton fiber laser Chinese Optics Letters
2021, 19(7): 071401
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室, 上海 200062
3 华东师范大学重庆研究院, 重庆 401121
4 济南量子技术研究院, 山东 济南 250101
实验研究了基于超连续谱滤波的可调谐双色同步皮秒脉冲产生技术,将全保偏掺铒锁模光纤激光器输出的脉冲分为两路,其中一路耦合到高非线性光纤,获得了覆盖掺镱光纤发射谱带的超连续谱,通过结合窄带可调谐滤波器和全保偏掺镱放大器,实现了平均功率为70 mW,脉冲宽度为4.0 ps,中心波长为1025~1055 nm的可调谐脉冲。掺铒光纤激光器的另一路输出光经过窄带滤波器和掺铒光纤放大器,实现了中心波长为1580 nm,平均功率为200 mW,脉冲宽度为4.2 ps的激光输出。上述基于超连续谱滤波的可调谐双色皮秒脉冲具有良好的同步特性,可以作为相干反斯托克斯拉曼散射的泵浦光和斯托克斯光。研究发现,选取超连续谱平坦位置的光谱成分作为掺镱放大器的种子光时,脉冲幅值及平均功率抖动更小,相对强度噪声更低。
光谱学 超连续谱产生 相干反斯托克斯拉曼散射 激光同步
红外与激光工程
2020, 49(9): 20201040
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室, 上海 200062
3 济南量子技术研究院, 山东 济南 250101
实验搭建了基于同步脉冲泵浦的非线性差频中红外光源,利用主-从注入式全光调制技术实现了保偏掺饵和掺镱锁模光纤激光器的被动同步输出,结合高非线性光纤光谱展宽和宽带可调谐滤波器,获得了2940~3260 nm宽波段可调谐的中红外皮秒激光,平均功率为580~926 mW,最大泵浦光转换效率为41%。实验发现,小功率的同步诱导脉冲注入可以大幅降低中红外参量产生的泵浦阈值,从而放宽了高效率中红外产生对高功率泵浦光场的要求。
激光光学 可调谐激光 差频产生 红外激光 同步激光 中国激光
2020, 47(11): 1115001
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室, 上海 200062
3 济南量子技术研究院, 山东 济南 250101
实验探究了基于被动全光同步的中红外差频产生技术,采用主-从注入锁定实现了全保偏掺镱和掺铒锁模光纤激光器的同步脉冲输出,并经过级联光纤放大在PPLN晶体中获得了中心波长为3071 nm的中红外皮秒脉冲,最大泵浦光转换效率为68.3%,峰值平均功率达1.36 W。研究发现,所使用的同步脉冲诱导差频技术能够显著降低中红外产生的泵浦阈值。此外,得益于脉冲产生、同步与放大全链路的保偏光纤架构,中红外超快光源表现出良好的长期稳定性,平均功率的相对抖动低至0.2%。
光纤激光器 差频产生 同步激光 中红外激光 光学学报
2020, 40(20): 2036001
