1 天津大学精密仪器与光电子工程学院超快激光研究室&光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
2 中国计量科学研究院时间频率计量研究所,北京 100029
3 国家市场监管重点实验室(时间频率与重力计量基准),北京 100029
4 吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室,吉林 长春 130012
中红外飞秒光学频率梳在天文学、药物检测、生物化学、大气检测和材料科学等领域中有着广阔的应用前景。报道了一个高功率中红外飞秒光学频率梳系统,该系统主要由掺铒光纤飞秒光学频率梳、超连续谱产生装置、双包层掺铥光纤放大器和基于透射式衍射光栅对的压缩器四部分构成。掺铒光纤光学频率梳输出平均功率为350 mW、中心波长为1565 nm、重复频率为198 MHz、脉冲宽度为55 fs的飞秒激光,并将其注入到一段正色散高非线性光纤中,产生1100~2200 nm超连续光谱。超连续光通过由掺铥光纤构成的自泵浦放大器,产生中心波长为1925 nm、平均功率为50 mW的飞秒脉冲。将此脉冲作为双包层掺铥光纤放大器的种子源,功率被放大到36.07 W,压缩后得到平均功率为22.72 W、脉冲宽度为240 fs的飞秒激光脉冲输出。
非线性光学 光学频率梳 飞秒激光 啁啾脉冲放大 中红外波段
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics, College of Electronic Science and Engineering, Jilin University, Changchun 130012, China
2 e-mail: fanchaomeng@jlu.edu.cn
3 e-mail: qings@jlu.edu.cn
4 e-mail: huailiang@jlu.edu.cn
Resonant sidebands in soliton fiber lasers have garnered substantial interest in recent years due to their crucial role in understanding soliton propagation and interaction dynamics. However, most previous studies and applications were restricted to focusing on only the first few low-order resonant sidebands because higher-order sidebands usually decay exponentially as their wavelengths shift far away from the soliton center and are negligibly weak. Here we report numerically and experimentally significant enhancement of multiple resonant sidebands in a soliton fiber laser mode-locked by a nonlinear polarization evolution mechanism. The birefringence and the gain profile of the laser cavity were shown to be critical for this phenomenon. Multiple intense resonant sidebands were generated whose maximum intensity was more than 30 dB higher than that of the soliton, which is the highest yet reported, to our knowledge. To accurately predict the wavelengths of all high-order resonant sidebands, an explicit formula was derived by taking the third-order dispersion effect into account. The temporal features of multiple orders of resonant sidebands were characterized, which all exhibit exponentially decaying leading edges. This study provides insight into understanding the properties of high-order resonant sidebands in a soliton laser and opens possibilities for constructing multi-wavelength laser sources.
Photonics Research
2023, 11(11): 1847
吉林大学 电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点实验室,吉林 长春 130012
高功率中红外光纤激光光源在前沿科学研究、空间光通信、医学诊断与治疗、环境污染监测和光电对抗等领域有着重要应用。拉曼光纤激光光源输出波长灵活,原则上可以在光纤材料透过窗口范围内获得任意波长激光,是实现中红外激光输出的一种重要手段。目前,基于硫系玻璃光纤、氟化物玻璃光纤、碲酸盐玻璃光纤等中红外玻璃光纤材料,已实现工作波长位于3.77 μm的拉曼光纤激光器、平均输出功率为3.7 W的2231 nm拉曼光纤激光器和波长调谐范围覆盖2~4.3 μm的拉曼孤子激光光源。近期,笔者研究组制备出一种具有高热学和化学稳定性、高激光损伤阈值、大拉曼频移和高拉曼增益系数的氟碲酸盐玻璃光纤,并利用其作为非线性介质,先后实现了级联拉曼散射、级联拉曼光纤放大器、波长调谐范围覆盖1.96~2.82 μm的拉曼孤子激光以及波长为~4 μm的红移色散波,验证了氟碲酸盐玻璃光纤在中红外拉曼光纤激光光源研制方面的应用潜力。主要介绍了氟化物、硫化物及碲酸盐玻璃光纤材料的特点及相应的拉曼激光光源的相关研究进展,并对其未来发展趋势进行了展望。
拉曼激光 红外和远红外激光 光纤激光 光纤材料 Raman laser infrared and far-infrared lasers fiber lasers fiber materials 红外与激光工程
2023, 52(5): 20230228
1 宁波大学高等技术研究院 红外材料与器件实验室,浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室,浙江 宁波 315211
3 浙江省海洋研究院,浙江 宁波 315211
4 吉林大学 集成光电子学国家重点实验室,吉林 长春 130012
基于空分复用技术的多芯光纤通信核心指标之一是信道串扰,该问题的存在极大地影响着传输距离及信号质量,尤其是在宽带光纤放大系统中。本文重点讨论了弱耦合19芯光纤的串扰问题,同时提出了一种利于多组分碲酸盐玻璃挤压制备的沟槽辅助型19芯光纤,并采用耦合功率理论和有限元法对模型进行了相关性能的数值仿真,系统研究了沟槽尺寸、折射率分布及相关光纤参数对芯间串扰的影响。仿真结果表明,优化设计后的光纤在1 550 nm处拥有-156 dB/100 m的低串扰值,可以满足大容量光纤通信用宽带光放大器的应用需求。
低串扰 19芯光纤 沟槽辅助型 多组分碲酸盐玻璃 low crosstalk 19-core fiber trench assisted multicomponent tellurite glass
吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室,吉林 长春 130012
高功率中红外光纤激光器在基础科学研究、大气通信、环境监测和**安全等领域有着重要应用。拉曼光纤激光技术是实现中红外激光的一种重要手段,通过级联拉曼运转可在光纤透过窗口内输出任意波长激光。目前,以碲酸盐、氟化物或硫系玻璃光纤作为拉曼增益介质,研究者分别研制出工作波长为3.77 μm的二级级联拉曼激光器和波长调谐范围覆盖2~4.3 μm的中红外拉曼孤子光纤激光光源。最近,本研究组制备出一种具有高稳定性、高抗激光损伤阈值、大拉曼频移和高拉曼增益系数的氟碲酸盐玻璃光纤,并以其作为拉曼增益介质,先后实现了波长调谐范围覆盖1.96~2.82 μm的中红外拉曼孤子激光以及~3 μm处的“拉曼孤子雨”,初步验证了该氟碲酸盐玻璃光纤在中红外拉曼光纤激光器方面的应用潜力。主要对国内外中红外拉曼光纤激光光源的研究进展进行了总结,介绍了碲酸盐、氟化物、硫系以及氟碲酸盐玻璃光纤材料的特点及相应的拉曼光纤激光器,并对发展趋势进行了展望。
激光器 拉曼激光 红外和远红外激光 光纤激光 光纤材料
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
2 Center of Materials Science and Opto-Electronic Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics, College of Electronic Science & Engineering, Jilin University, Changchun 130012, China
4 National Key Laboratory of Science and Technology on Electronic Test and Measurement, the 41st Research Institute, China Electronics Technology Group Corporation, Qingdao 266555, China
The generation of high-repetition rate (frep ≥ 10 GHz) ultra-broadband optical frequency combs (OFCs) at 1550 nm and 1310 nm is investigated by seeding two types of highly nonlinear fibers (HNLFs) with 10 GHz picosecond pulses at the pump wavelength of 1550 nm. When pumped near the zero dispersion wavelength (ZDW) in the normal dispersion region of a HNLF, 10 GHz flat-topped OFC with 43 nm bandwidth within 5 dB power variation is generated by self-phase modulation (SPM)-based OFC spectral broadening at 26.5 dBm pump power, and 291 fs pulse trains with 10 GHz repetition rate are obtained at 18 dBm pump power without complicated pulse shaping methods. Furthermore, when pumped in the abnormal dispersion region of a HNLF, OFCs with dispersive waves around 1310 nm are studied using a common HNLF and fluorotellurite fibers, which maintain the good coherence of the pump light at 1550 nm. At the same time, sufficient tunability of the generated dispersive waves is achieved when tuning the pump power or ZDW.
optical comb electro-optic devices ultrafast optics optical pulses nonlinear optics Opto-Electronic Advances
2020, 3(7): 07190033
吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室, 吉林 长春 130012
制备出一种具有较好热稳定性和化学稳定性的氟碲酸盐玻璃光纤,并利用其作为非线性介质研制出光谱范围覆盖0.6~5.4 μm的宽带超连续谱(SC)激光光源和平均功率约为20 W、光谱范围覆盖1~4 μm的SC激光光源。主要对目前国内外高功率中红外SC激光光源的研究进展进行了总结,包括氟化物玻璃光纤和氟碲酸盐玻璃光纤的材料特点和以其作为非线性介质的SC激光光源,并对此类SC激光光源的进一步发展进行了展望。
超快激光 超连续产生 红外和远红外激光 光纤激光 激光材料 非线性光学
吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室, 吉林 长春 130012
中红外波段光纤激光光源在基础科学研究、光通信、生物医疗、环境监测以及**安全领域有着重要应用。超连续谱(SC)激光光源和稀土离子掺杂光纤激光器是目前研究得较多的两类中红外波段激光光源。面向该类光源的应用需求,笔者研究组经过大量实验探索,筛选出一种具有较高稳定性和较高损伤阈值的氟碲酸盐玻璃光纤,并利用其作为非线性介质研制出了光谱范围覆盖0.6~5.4 μm宽带的SC激光光源和平均功率约为20 W、光谱范围覆盖1~4 μm的SC激光光源;制备出具有较强抗潮解能力的Ho
3+离子掺杂AlF3基玻璃光纤,并利用其作为增益介质,获得了波长约为2868 nm的激光输出;研制出具有较低声子能量的Ho
3+离子掺杂InF3基玻璃光纤,并利用其作为增益介质,获得了波长约为2875 nm的激光输出。总结了氟碲酸盐玻璃光纤、AlF3基玻璃光纤和InF3基玻璃光纤的特点及相应激光器的研究进展。
光纤光学 激光材料 中红外激光 超连续谱产生 稀土掺杂材料 激光与光电子学进展
2019, 56(17): 170604