1 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400044
2 华中科技大学光学与电子信息学院，湖北 武汉 430074
3 南方科技大学电子与电气工程系，广东 深圳 518055
随着超快激光应用需求的不断增长，激光控制技术正面临越来越多的挑战，超短脉冲操控研究亟待取得进一步的突破与发展。在激光器谐振腔增益、色散、损耗、非线性等效应共同作用下，多脉冲展现出比单脉冲更为丰富的动力学现象。研究表明其内部脉冲间距、相对相位、脉冲个数等参量具有高度可控性，为提升多脉冲的操控维度提供了新思路。本文从超快激光多脉冲的操控机理出发，介绍了多脉冲动力学、实时观测技术及激光器控制方法，重点综述了基于增益调制、偏振控制、色散调控、光机械效应等多脉冲操控方案，分析了各方案的性能，并展望了多脉冲操控技术的发展前景。
超快激光 超短脉冲 多脉冲束缚态 脉冲操控 锁模激光器 激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0314002
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
北京航空航天大学电子信息工程学院光电实验室，北京 100191
滤波效应对脉冲的形成、波形调控和动态传输有重大的影响。展示了一种以全光纤马赫-曾德尔干涉仪作为紧凑梳状滤波器的多功能掺铥光纤激光器，实现了多波长连续激光输出、多波长锁模激光脉冲输出，在1842～1898 nm光谱范围内可调谐输出单波长锁模激光并同时获得四波长锁模脉冲。采用拉锥技术制备了全光纤微结谐振器，在掺铒光纤激光器腔中，获得了束缚态孤子，且锁模状态可实现从基频状态到谐波锁模的切换。通过调控谐振腔功率以及偏振状态，实现了24阶谐波锁模，其脉冲形态仍是束缚态孤子。实验结果以及数值分析结果表明，滤波效应对脉冲形态有显著的影响。
激光器 锁模激光器 多波长锁模激光器 滤波效应 梳状滤波器 束缚态孤子 中国激光
2022, 49(19): 1901004
上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093
实验采用主-从注入锁定方式搭建了基于全保偏光纤的全光被动同步超短脉冲激光光源，通过优化主激光器注入脉冲的脉冲能量和脉冲宽度实现了长达0.879 cm的失匹长度。所设计的同步光源包含基于非线性放大环形镜的掺铒光纤锁模脉冲激光器和掺镱光纤锁模脉冲激光器。其中，主掺铒光纤锁模激光器的中心波长为1560 nm，光谱宽度为5.01 nm。在输出单脉冲能量从0.06 nJ提升至3.26 nJ的过程中，输出脉冲经过掺铒光纤放大器后，最窄脉冲宽度和最宽脉冲宽度为221 fs和1.79 ps。从掺镱光纤锁模激光器中心波长为1064 nm，光谱宽度为0.22 nm，脉冲宽度为9.5 ps。所提技术方案通过控制掺铒光纤放大器的输出参数，实现了主掺铒光纤锁模激光器与从掺镱光纤锁模激光器间近厘米量级的腔长失匹范围，为免除同步光源中的时间延迟控制组件和光纤光路耦合组件提供了可行方案。
非线性光学 光纤激光器 锁模激光器 脉冲同步 光学学报
2022, 42(16): 1636001
刘宇翔 1,2,3张瑞康 1,2,3王欢 1,2,3陆丹 1,2,3,*赵玲娟 1,2,3
1 中国科学院半导体研究所 材料重点实验室，北京 100083
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心，北京 100049
3 低维半导体材料与器件北京市重点实验室，北京 100083
针对高速光采样、光频梳以及光通信系统应用，研制了1.5 μm波段高重频超短脉冲输出半导体锁模激光器。基于AlGaInAs/InP材料体系，采用两段式单片集成锁模结构，引入稀释波导结构，综合降低光限制因子、提升材料饱和能量、降低腔内损耗，从而降低有源区色散对脉冲的影响并提升脉冲峰值功率，最终在1.5 μm波段实现了重复频率24.3 GHz、脉冲宽度680 fs的亚皮秒光脉冲输出，脉冲光谱宽度为7.2 nm，脉冲峰值能量为525 mW。
半导体激光器 锁模激光器 单片集成 超短脉冲 稀释波导 Semiconductor lasers Mode-locked lasers Monolithic integrated circuit Ultra-short pulse Dilution waveguide 
Author Affiliations
Abstract
1 Shandong Provincial Engineering and Technical Center of Light Manipulations & Shandong Provincial Key Laboratory of Optics and Photonic Device, School of Physics and Electronics, Shandong Normal University, Jinan 250358, China
2 Shandong Key Laboratory of Optical Communication Science and Technology, School of Physics Science and Information Technology, Liaocheng University, Liaocheng 252059, China
3 State Key Laboratory of Crystal Materials, Institute of Novel Semiconductors, Shandong University, Jinan 250100, China
In this paper, the high-repetition-rate passively Q-switched (PQS) and the femtosecond continuous-wave mode-locked (CWML) lasers are successfully obtained with 2D black arsenic-phosphorus (b-AsP) nanosheets as saturable absorber (SA) at 1 μm for the first time, to the best of our knowledge. The saturable absorption properties and ultrafast carrier dynamics of the 2D b-AsP SA are explored by Z-scan and pump-probe techniques. Moreover, according to the measurement of desired nonlinear optical characteristics of the relaxation time of 27 ps and the modulation depth of 7.14%, the PQS and CWML lasers are demonstrated with the highest repetition rate of 2.26 MHz in the PQS laser and the pulse width of 470 fs in the CWML laser. The results show 2D b-AsP SA has enormous potential for pulse modulation in solid-state bulk lasers.
ultrafast lasers mode-locked lasers passively Q-switched lasers nonlinearity Chinese Optics Letters
2022, 20(2): 021408
1 上海交通大学物理与天文学院激光等离子体教育部重点实验室，上海 200240
2 上海交通大学IFSA协同创新中心，上海 200240
理论和实验研究了一种2.8 μm Er∶ZBLAN光纤孤子自压缩放大器。 放大器采用锁模Er∶ZBLAN光纤振荡器作为种子源，锁模脉冲宽度为240 fs，峰值功率为16.9 kW，重复频率为54.3 MHz。通过单级孤子自压缩放大，实验获得了脉冲宽度为110 fs、峰值功率达151 kW的中红外飞秒脉冲输出。
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Light Field Manipulation and Information Acquisition, Ministry of Industry and Information Technology, MOE Key Laboratory of Material Physics and Chemistry under Extraordinary Conditions, Shaanxi Key Laboratory of Optical Information Technology, School of Physical Science and Technology, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China
As a universal phenomenon in nonlinear optical systems, intermittency is usually accompanied by the coherence loss such as soliton explosions in fiber lasers. Based on real-time spectroscopy, we revealed the coherent dissipative soliton intermittency in normal-dispersion fiber lasers. By increasing the pump strength, the intermittency transforms from the transient pulsation to the bi-stable soliton. It is demonstrated that the slow-gain effect dominates such coherent intermittency. Our results provide novel insights into laser physics, offering a promising approach for studying the bi-stable dissipative soliton.
mode-locked lasers optical solitons fiber lasers Chinese Optics Letters
2022, 20(1): 011401
1 西安电子科技大学 物理与光电工程学院，西安 710071
2 清华大学 材料科学与工程学院，北京 100084
3 国家纳米科学中心 中国科学院纳米标准与检测重点实验室，北京 100190
4 中国科学院大学，北京 100049
5 中国科学院物理研究所 北京凝聚态物理国家实验室，西安 100190
利用层状半导体β相硒化铟作为可饱和吸收体，在掺镱光纤激光器中实现稳定的调Q及锁模运转。经测量该可饱和吸收体在1 μm波段调制深度及非饱和损耗分别为47%及20%。将可饱和吸收体插入掺镱光纤激光器中，可获得53.42 kHz到217 kHz重频可调的调Q脉冲。其最窄脉冲宽度为630 ns，最大单脉冲能量为47.9 nJ。优化激光谐振腔后可进一步实现稳定的锁模输出，其重频为10.82 MHz，最大输出功率为51.2 mW，最大单脉冲能量为4.7 nJ。实验证明了β相硒化铟作为可饱和吸收体在近红外超快非线性光学方面的潜力。
可饱和吸收体 调Q激光 光纤激光器 锁模激光 硒化铟 Saturable absorbers Q-switched lasers Fiber lasers Mode-locked lasers Indium selenides 光子学报
2021, 50(10): 1014003
1 南瑞集团（国网电力科学研究院）有限公司，江苏 南京 211006
2 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，湖北 武汉 430074
介绍了一种基于分离脉冲的掺铒光纤飞秒激光放大技术及光源装置。该光源采用分离脉冲放大技术将待放大种子脉冲先通过偏振复用方式分割成若干个子脉冲，再由光纤主放大器非线性放大和压缩，从而免去了光栅对或者棱镜对的使用。1.55 μm波段分离脉冲放大技术的特点在于不仅可以有效降低飞秒脉冲放大过程中的光谱非线性畸变，实现无基底的时域脉冲输出，而且可以通过管理泵浦光强度和光纤长度对非线性效应和光谱展宽程度进行精细控制。实验上，研究了主放大器在低非线性条件和高非线性条件下的脉冲放大和压缩效果。其中，在低非线性条件下，主放大器直接输出脉冲宽度830 fs，平均功率3 W的激光，相应峰值功率为36.1 kW；在高非线性条件下，主放大器直接输出脉冲宽度137 fs、平均功率1.54 W的激光，相应峰值功率为112 kW。通过周期极化铌酸锂晶体光学倍频验证了1560 nm飞秒脉冲的对比度，倍频效率最高可达40.3%。
激光技术 激光放大器 掺铒光纤 非线性光纤光学 锁模激光器 激光与光电子学进展
2021, 58(19): 1914001
