上海交通大学电子信息与电气工程学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，上海 200240
飞秒激光在学术领域和工业领域都具有极高的应用价值，对飞秒激光进行准确快速的表征与精确控制对其各种应用至关重要。飞秒脉冲的传统表征方法依赖非线性效应且光路结构复杂，而飞秒脉冲的控制则大多采用开环手动调试，无法实现稳定的最优调控，极大地限制了飞秒激光的应用。近年来，智能技术的出现给飞秒激光研究提供了新范式，结合智能技术，低能量高重复频率飞秒脉冲序列的单帧全域测量与飞秒脉冲的按需智能调控有望成为现实。
锁模激光器 飞秒脉冲智能表征 飞秒脉冲智能调控 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0114006
深圳大学物理与光电工程学院，广东 深圳 518060
在现有单次测量极高速成像方法中，直接成像方法的分辨率高但探测系统复杂，而计算成像方法探测系统简单但易损失空间分辨率。因此，提出一种基于偏振编码的极高速成像技术。所提成像系统利用半波片阵列和偏振片阵列对入射飞秒脉冲、出射飞秒脉冲和动态事件进行偏振编码，并通过线性方程组解码极高速动态的时序图像。通过构建光学模型并仿真，精确还原了多幅图像，验证了所提方案的可行性，理论摄影频率在1013 frame/s以上，本征空间分辨率可达114 lp/mm。所提成像系统结合了直接成像和计算成像系统的优势：线性方程组精确求解，不会导致光学系统分辨率损失；时序图像叠加使探测结构只需分光不需要对不同时刻的图像进行空间上的分离，简化了探测器的结构。该极高速成像系统的时间分辨率仅受脉冲宽度限制，可以实现飞秒级动态事件的探测，并且随着脉冲宽度的缩短，其时间分辨率可以得到进一步提升。
成像系统 偏振编码 极高速成像 线性方程组 时序图像 飞秒脉冲 光学学报
2022, 42(20): 2011002
1 上海理工大学 光电信息于计算机工程学院, 上海 200093
2 济南量子技术研究院, 山东 济南 250101
3 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
研究了一种全光纤飞秒脉冲放大系统。其采用非线性放大环形镜结构的谐振腔输出宽光谱种子光, 通过光纤啁啾脉冲放大技术抑制功率放大过程中的非线性累积; 主放大部分结合双包层光纤与大模场光子晶体光纤熔接技术, 输出中心波长1030nm, 平均功率16.9W的高质量皮秒脉冲, 经空间光栅对补偿色散后脉冲宽度324fs, 单脉冲能量12.2μJ, 峰值功率约26.4MW。该放大系统采用保偏光纤特种熔接技术实现全光纤化, 相较于空间耦合放大具有光路结构简单, 环境稳定性高等特点, 有望推动高能量飞秒光纤激光工业化进程, 提升其在复杂使用环境的适应性。
光纤激光器 啁啾脉冲放大 光子晶体光纤 飞秒脉冲 fiber lasers chirped pulse amplification photonic crystal fiber femtosecond pulses
Author Affiliations
Abstract
1 Central Laser Facility, Science and Technology Facilities Council, Rutherford Appleton Laboratory, Didcot, UK
2 INFN Laboratori Nazionali di Frascati, Frascati, Italy
The presence of pulse front tilt (PFT), caused by angular dispersion (AD) in femtosecond laser pulses, could degrade the performance of the laser system and/or impact the experimental yields. We present a single-shot diagnostic capable of measuring the AD in the x–y plane by adopting an intensity mask. It can be applied to stretched pulses, making it ideal for diagnosing the AD along the amplification chain of a high-power laser system, and to ultrashort pulses exiting from an optical compressor. In this way, it can help in properly characterizing a laser pulse before it is delivered to the target area. In this Letter, we present experimental evidence of AD retrieval for different compression configurations, supported by theoretical analysis.
femtosecond pulses high-power laser laser diagnostics pulse front tilt High Power Laser Science and Engineering
2021, 9(2): 02000e16
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院 上海市现代光学系统重点实验室，上海200093
2 巴黎综合理工学院 应用光学实验室，法国 帕莱索9176
圆偏振飞秒激光泵浦氮气产生的无谐振腔激光效应在远程光学遥感方面具有非常重要的应用前景.然而，空气中氧气分子的存在显著地淬灭了该受激辐射效应.对比研究了氧气和氪、氩、氦这三种气体对于氮气分子前向和背向激射的影响，测量了纯氮气和空气中氮分子荧光的强度.结果表明，氧气和氪气这两种电离能非常接近的气体呈现出十分相似的淬灭作用；而氦气因为电离能极大，并不呈现出显著的淬灭作用.因此，可得氧气对于氮气分子激射淬灭作用的主要原因在于其引起的光丝内激光强度的下降，从而使得自由电子能量降低，导致碰撞激发效率下降.
Nonlinear optics Air lasing Ultrafast spectroscopic technology Quenching effect Femtosecond pulses 非线性光学 空气激光 超快光谱技术 淬灭效应 飞秒脉冲
Author Affiliations
Abstract
Shanghai Key Laboratory of Modern Optical System, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
We experimentally investigated the forward 353.8 nm radiation from plasma filaments in pure nitrogen gas pumped by intense circularly polarized 800 nm femtosecond laser pulses. This emission line corresponds to the transition of nitrogen ions. In the presence of an external seeding pulse, the 353.8 nm signal was amplified by 3 orders of magnitude. Thanks to the much enhanced intensity, we performed time-resolved measurement of the amplified 353.8 nm emission based on the sum-frequency generation technique. It was revealed that the built-up time and duration of these emissions are both inversely proportional to the gas pressure, while the radiation peak power grows up nearly quadratically with pressure, indicating that the 353.8 nm radiation is of the nature of superradiance.
femtosecond pulses plasma nitrogen ions superradiance time-resolved measurement Chinese Optics Letters
2020, 18(2): 023201
1 西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
2 中国科学院物理研究所 北京凝聚态物理国家实验室, 北京 100190
3 江苏师范大学 物理与电子工程学院, 江苏 徐州 221116
开展了激光二极管泵浦的高功率掺镱全固态飞秒激光器的研究。利用Yb:LYSO晶体实现了高功率高效率的半导体可饱和吸收镜锁模飞秒振荡器, 分别在1 035、1 042 nm实现了3 W的稳定锁模运转, 相应的脉冲宽度分别为351、287 fs, 斜效率分别为88.2%和89.7%; 通过将增益介质与克尔介质分开, 利用大功率多模LD直接泵浦Yb:CYA晶体实现了高功率的克尔透镜锁模飞秒振荡器, 脉冲宽度70 fs, 平均输出功率2.52 W, 重复频率50 MHz, 获得了50 nJ的单脉冲能量且峰值功率达到0.71 MW。表明上述掺镱晶体在高功率二极管泵浦全固态激光器领域中具有非常优异的性能。
掺镱飞秒固体激光器 激光二极管 高平均功率 亚百飞秒脉冲 Yb femtosecond solid-state laser laser diode high average power sub-100 femtosecond pulses 红外与激光工程
2019, 48(11): 1105001
1 安徽大学 电子信息工程学院, 安徽 合肥 230061
2 安徽新华学院 电子通信工程学院, 安徽 合肥 230088
针对超强能量密度的飞秒脉冲很难在传统光纤中传输的情况, 设计了一款用于高功率飞秒脉冲传输的空心单模Bragg光纤。首先基于一维光子晶体的光子禁带特性选择了制作空心Bragg光纤的材料, 接着利用光学软件FDTD Solutions分析了光纤各结构参数对光纤模式的影响, 并对传输特性进行了分析。随后, 通过在光纤包层中引入缺陷层的方法对其进行了进一步的优化, 有效调控了该款光纤的色散曲线分布。经全带宽扫描可知, 该款空心Bragg光纤单模传输的带宽达100 nm, 完全满足了100 fs光脉冲的传输要求。
空心Bragg光纤 高功率飞秒脉冲 单模传输 hollow Bragg fiber high-power femtosecond pulses single-mode transmission 红外与激光工程
2017, 46(9): 0922005
