苏友朋 1,2常建华 1,2,3,*陆天一 1,2崔志远 1,2[ ... ]朱云瀚 1,2
作者单位
摘要
1 南京信息工程大学天长研究院,安徽 滁州 239300
2 南京信息工程大学电子与信息工程学院,江苏 南京 210044
3 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心,江苏 南京 210044
利用光纤倏逝波耦合效应,设计了一种基于石墨烯全光纤结构的主动锁模激光器。该石墨烯全光纤锁模器件基于侧面腐蚀的单模光纤,构建了银/聚二甲基硅氧烷(PDMS)/石墨烯的电容型结构,腐蚀的单模光纤置于PDMS和石墨烯之间。实验结果显示,在电容结构两端施加与激光腔的共振频率一致及其整数倍的周期性方波电压信号,并对腔内光进行调制,可实现1558 nm光纤激光器的主动锁模。所设计的主动锁模激光器获得了基本频率及二次谐波的锁模脉冲,重复频率分别为12.2 MHz和24.4 MHz,实现了电控重复频率的脉冲输出。这种石墨烯全光纤锁模器件具有低成本、低功耗的优势,为实现灵活可控的主动锁模激光器提供了新思路。
激光器 光纤激光器 石墨烯 全光纤结构 主动锁模 
光学学报
2024, 44(7): 0714001
作者单位
摘要
杭州电子科技大学通信工程学院,浙江 杭州 310018
研究了高重复频率的谐波自锁模Nd∶YVO4激光器。理论证明了当增益介质与谐振腔的光学长度的比值接近最简分数时,激光器的纵模模式间距可以被修改为增益介质自由光谱范围的整数倍,并对应谐波锁模脉冲输出。开展了相关实验,结果表明,当泵浦功率为6.57 W,增益介质和谐振腔的光学长度分别为11.0 mm和25.8 mm时,对应最简分数为3/7,获得了3倍增益介质自由光谱范围的模式间距纵模分布,对应谐波锁模脉冲的重复频率为40.92 GHz,平均输出功率为790.7 mW。实验还发现,当固定增益介质的光学长度时,获得的谐波锁模脉冲输出对应的谐振腔腔长存在锁定范围,进一步验证了谐振腔腔长锁定范围与增益介质的光学长度成正比。
激光器 激光技术 Nd∶YVO4晶体 高重复频率 谐波锁模 
中国激光
2024, 51(7): 0701018
Author Affiliations
Abstract
1 Xiamen University, School of Electronic Science and Engineering, Fujian Key Laboratory of Ultrafast Laser Technology and Applications, Xiamen, China
2 Shenzhen Research Institution of Xiamen University, Shenzhen, China
Although visible femtosecond lasers based on nonlinear frequency conversion of Ti:sapphire femtosecond oscillators or near-infrared ultrafast lasers have been well developed, limitations in terms of footprint, cost, and efficiency have called for alternative laser solutions. The fiber femtosecond mode-locked oscillator as an ideal solution has achieved great success in the 0.9 to 3.5 μm infrared wavelengths, but remains an outstanding challenge in the visible spectrum (390 to 780 nm). Here, we tackle this challenge by introducing a visible-wavelength mode-locked femtosecond fiber oscillator along with an amplifier. This fiber femtosecond oscillator emits red light at 635 nm, employs a figure-nine cavity configuration, applies a double-clad Pr3 + -doped fluoride fiber as the visible gain medium, incorporates a visible-wavelength phase-biased nonlinear amplifying loop mirror (PB-NALM) for mode locking, and utilizes a pair of customized high-efficiency and high-groove-density diffraction gratings for dispersion management. Visible self-starting mode locking established by the PB-NALM directly yields red laser pulses with a minimum pulse duration of 196 fs and a repetition rate of 53.957 MHz from the oscillator. Precise control of the grating pair spacing can switch the pulse state from a dissipative soliton or a stretched-pulse soliton to a conventional soliton. In addition, a chirped-pulse amplification system built alongside the oscillator immensely boosts the laser performance, resulting in an average output power over 1 W, a pulse energy of 19.55 nJ, and a dechirped pulse duration of 230 fs. Our result represents a concrete step toward high-power femtosecond fiber lasers covering the visible spectral region and could have important applications in industrial processing, biomedicine, and scientific research.
fiber lasers visible lasers mode locking femtosecond laser 
Advanced Photonics Nexus
2024, 3(2): 026004
作者单位
摘要
1 福建省超快激光技术及应用重点实验室(厦门大学),福建 厦门 361005
2 厦门大学深圳研究院,广东 深圳 518129
位于人眼可见波段(380~780 nm)的激光,在显示、生物医疗、精密加工、精密光谱、光通信等领域有着重要的应用价值。在众多可见光激光的产生方法中,可见光掺稀土光纤激光器因具有高效率、高光束质量、结构简单且免维护等优势,近年来受到国内外的广泛关注。对可见光掺稀土光纤激光器的研究进展进行了详细综述,介绍了可见光连续波光纤激光器、可见光调Q脉冲光纤激光器及可见光锁模脉冲光纤激光器的产生方式和特点。最新研究进展表明,其可覆盖蓝(~480 nm)、青(~491 nm)、绿(~520 nm)、黄(~573 nm)、橙(~605 nm)、红(~635 nm)及深红(~717 nm)等丰富的可见光波长,全光纤可见光输出功率已迈向10 W,而且可见光锁模超短脉冲宽度已窄至<200 fs。结合应用需求,简要展望了可见光波段光纤激光器的发展趋势。
激光器 可见光激光 掺稀土光纤激光器 连续波 Q 锁模 
中国激光
2024, 51(1): 0101001
作者单位
摘要
1 清华大学精密仪器系精密测试技术与仪器国家重点实验室,北京 100084
2 北京邮电大学电子工程学院信息光子学与光通信全国重点实验室,北京 100876

在光纤锁模激光器中,模式相位锁定产生周期短脉冲的过程称为锁模过程,产生的脉冲在广义上被称为“光耗散孤子”。光纤锁模激光器从传统的单模光纤锁模激光器发展到了多模光纤锁模激光器,锁模机理从一维(1D)时域耗散孤子锁模发展到了(3+1)维时空耗散孤子锁模。通过深入理解耗散孤子的产生机理,有望进一步推动光纤锁模激光器在科学和应用领域的发展,为更多领域带来更多创新和可能性。首先介绍单模光纤锁模激光器中的一维时域耗散孤子锁模,探讨不同色散区域中时域耗散孤子的产生机理;随后介绍多模光纤锁模激光器中时空耗散孤子的最新研究成果,讨论模间色散的补偿方法,揭示其丰富的时空锁模机理和潜在的应用场景;最后对光纤锁模激光器的发展前景进行展望。

激光器 光纤锁模激光器 耗散孤子 锁模机理 非线性光学 
中国激光
2024, 51(1): 0101003
作者单位
摘要
1 西安电子科技大学光电工程学院,陕西 西安 710071
2 西安电子科技大学前沿交叉研究院,陕西 西安 710071
3 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心,北京 100190
4 航天江南集团有限公司,贵州 贵阳 550009
翠绿宝石激光器在医疗美容等领域发挥着重要的作用,其通常采用红光二极管(LD)激光器作为泵浦源,可以获得较高的转化效率,但红光LD激光器的光束质量较差,不适合直接作为克尔透镜锁模激光器的泵浦源,商用的绿光激光器以其优异的光束质量成为了克尔透镜锁模翠绿宝石激光器的首选泵浦源。报道了一种绿光泵浦的克尔透镜锁模翠绿宝石激光器。实验采用商用532 nm全固态绿光激光器作为翠绿宝石激光器的泵浦源,当泵浦光功率为10 W时,实现了稳定的锁模脉冲输出,重复频率为92 MHz,平均功率为369 mW,脉冲宽度为86 fs,中心波长为749 nm,光谱半峰全宽为6.3 nm。
激光器 全固态激光器 绿光泵浦 克尔透镜锁模 翠绿宝石 
中国激光
2024, 51(2): 0201007
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai University, Shanghai Institute for Advanced Communication and Data Science, Key Laboratory of Specialty Fiber Optics and Optical Access Networks, Joint International Research Laboratory of Specialty Fiber Optics and Advanced Communications, Shanghai, China
2 Aston University, Aston Institute of Photonic Technologies, Birmingham, United Kingdom
3 Huazhong University of Science and Technology, School of Optical and Electronic Information and NGIA, Wuhan, China
Breathing solitons, i.e., dynamic dissipative solitons with oscillating pulse shape and energy caused by different mechanisms of spatiotemporal instabilities, have received considerable interest from the aspects of nonlinear science and potential applications. However, by far, the study of breathing solitons is still limited within the time scale of hundreds of cavity round trips, which ignores the slow dynamics. To fill this lacuna, we theoretically investigate a new type of vector dissipative soliton breathing regime and experimentally demonstrate this concept using mode-locked fiber lasers, which arise from the desynchronization of orthogonal states of polarization (SOPs) in the form of complex oscillations of the phase difference between the states. The dynamic evolution of polarization states of the vector breathings solitons takes the form of a trajectory connecting two quasi-equilibrium orthogonal SOPs on the surface of the Poincaré sphere. The dwelling time near each state is on the scale of a tenth of a thousand cavity round trip times that equals the breathing period, which is up to 2 orders of magnitude longer than that for common breathers. The obtained results can reveal concepts in nonlinear science and may unlock approaches to the flexible manipulation of laser waveforms toward various applications in spectroscopy and metrology.
dissipative solitons polarization dynamics vector soliton breather Q-switched mode locking nonlinear polarization rotation coupled oscillators 
Advanced Photonics Nexus
2023, 2(6): 066007
刘梦媛 1,2,3,*齐瑶瑶 1,2,3白振旭 1,2,3张雨 1,2,3[ ... ]吕志伟 1,2,3
作者单位
摘要
1 河北工业大学先进激光技术研究中心, 天津 300401
2 河北省先进激光技术与装备重点实验室, 天津 300401
3 天津市电子材料与器件重点实验室, 天津 300401
随着超大容量光通信的发展,密集波分复用技术被广泛采用。该技术需要稳定的高重复频率超快脉冲序列作为信号源,若采用多个单一波长输出的锁模激光器作为激光光源,系统的成本和复杂性将显著提高;而双波长锁模激光器因具有双波长输出、脉冲持续时间短、光束质量好和可调谐范围宽等优点,可有效满足超大容量光通信所需信号源的要求。此外,该光源在光谱学、微波产生等领域也均有应用。双波长锁模光纤激光器可利用双谐振腔结构、二维材料的高非线性以及腔内滤波效应等设计实现,其中腔内滤波效应可通过在激光谐振腔内插滤波器件、多模干涉和非线性效应如非线性偏振旋转三种方式引入。目前双波长锁模光纤激光器的输出波长主要在1 μm和1.5 μm波段的光谱区域,输出功率为mW量级,未来将向实现输出中红外或更长工作波段以及瓦级输出功率方向发展。
激光技术 光纤激光器 锁模 双波长 laser techniques fiber laser mode locking dual-wavelength 
量子电子学报
2023, 40(5): 615
作者单位
摘要
1 深圳大学二维材料光电科技国际合作联合实验室,广东 深圳 518060
2 鹏城实验室,广东 深圳 518060
报道了一种1.85 μm亚纳秒脉宽的Tm∶GdVO4被动锁模激光器。通过使用商用半导体可饱和吸收镜(SESAM)和高透过率的输出耦合镜(OCs),实现了Tm∶GdVO4短波段、亚纳秒脉宽的激光输出。对于连续波(CW)运转,当使用透过率分别为10%、20%和30%的不同OCs时,激光输出功率均超过1 W,在1844、1850、1851、1861、1865 nm波长上分别产生了激光振荡。对于连续波锁模(CWML)运转,通过使用上述不同OCs,均实现了稳定的输出,工作波长均位于1851.6 nm附近,光谱宽度始终不高于光谱仪0.05 nm的分辨率,输出脉宽分别为474、752、651 ps。其中,当使用透过率为30%的OC时,可实现320 mW的最大平均输出功率。
激光器 固体激光器 被动锁模 半导体可饱和吸收镜 亚皮秒 二极管泵浦激光器 Tm∶GdVO4激光器 
中国激光
2023, 50(22): 2201004
刘滋润 1,2,3陈兴进 1,2,3王楠 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 深圳大学物理与光电工程学院,广东 深圳 518060
2 深圳大学深圳市激光工程重点实验室,广东 深圳 518060
3 深圳大学光电子器件与系统教育部重点实验室,广东 深圳 518060
基于克尔透镜锁模机制,实现了掺钛蓝宝石飞秒激光振荡器的高平均功率和短脉宽输出。使用功率为16 W、波长为532 nm的连续光进行泵浦,使用高折射率的棱镜对进行色散补偿,同时使用狭缝辅助锁模,实验获得了平均输出功率为4.1 W、脉冲宽度为48 fs、重复频率为74.15 MHz的飞秒脉冲。相比当前同类型激光器参数(20 W泵浦光下输出功率为4 W,脉宽为130 fs,重复频率为76 MHz的飞秒激光),功率提升了2.5%,光-光转换效率提高了28%,脉宽缩短了63%,峰值功率提升了2.8倍。
激光器 高平均功率 克尔透镜锁模 飞秒激光 掺钛蓝宝石 
中国激光
2023, 50(22): 2201002

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