1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
3 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410073
强激光与粒子束
2024, 36(1): 011001
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
光纤光栅（FBG）在高功率光纤振荡器中发挥着重要作用，既可以作为谐振腔腔镜，又可以抑制受激拉曼散射（SRS）效应。使用飞秒激光在芯径为30 μm的大模场双包层光纤（LMA-DCF）上刻写了波长为1080 nm的FBG对以及波长为1135 nm的啁啾倾斜光纤光栅（CTFBG），利用FBG对搭建了全光纤振荡器，并使用CTFBG抑制了SRS，实现了9 kW激光功率输出，斜率效率为83.4%。研究结果有利于推动高功率FBG的研制和高功率光纤振荡器的发展。
光纤光学 飞秒激光 光纤振荡器 高功率激光器 受激拉曼散射 光纤光栅
Author Affiliations
Abstract
1 Julong College, Shenzhen Technology University, Shenzhen 518118, China
2 School of Electrical and Electronic Engineering, Nanyang Technological University, Singapore 639798, Singapore
Cnoidal waves are a type of nonlinear periodic wave solutions of the nonlinear dynamic equations. They are well known in fluid dynamics, but it is not the case in optics. In this paper we show both experimentally and numerically that cnoidal waves could be formed in a fiber laser either in the net normal or net anomalous cavity dispersion regime, especially because, as the pump power is increased, the formed cnoidal waves could eventually evolve into a train of bright (in the net anomalous cavity dispersion regime) or dark (in the net normal cavity dispersion regime) solitons. Numerical simulations of the laser operation based on the extended nonlinear Schrödinger equation (NLSE) have well reproduced the experimental observations. The result not only explains why solitons can still be formed in a fiber laser even without mode locking but also suggests a new effective way of automatic stable periodic pulse train generation in lasers with a nonlinear cavity.
Photonics Research
2024, 12(3): 543
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
啁啾倾斜光纤布拉格光栅（CTFBG）是高功率光纤激光系统中抑制受激拉曼散射（SRS）的关键器件。使用飞秒激光在50 μm/400 μm光纤上研制了可承受10 kW激光功率的CTFBG。CTFBG插入损耗为0.03 dB，制冷后的功率温升系数仅为2.4 ℃/kW，验证了飞秒激光刻写的CTFBG具有优异的功率承受能力。
光纤光学 飞秒激光 高功率光纤激光器 受激拉曼散射 光纤布拉格光栅 啁啾倾斜光纤布拉格光栅
1 中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
2 北京中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
照明系统是光刻机的重要组成部分，其主要功能是对激光光束进行扩束、整形和匀光。石英晶体x晶向具有本征双折射特点，以其原理制作的偏振装置可实现对光束偏振态的控制，配合离轴照明，能够进一步提高光刻机照明系统的分辨率和成像质量。受传统石英晶体生长工艺和晶体自范性限制，用于偏振装置的大口径石英波片(＞50 mm)一直是石英晶体研究的难题。本文利用平行定向生长水热工艺，系统调整温度、压力、矿化剂种类和浓度、节流挡板开孔率等参数，成功合成了可用于193 nm波长的高透过率石英单晶，并加工出已知报道的最大尺寸160 mm石英波片坯料。实验过程中使用改进的框架籽晶法淘汰了可遗传腐蚀隧道缺陷，通过优化原料配比进一步降低Al3+、Na+等微量元素含量，控制升温曲线实现籽晶界面晶格匹配，从而淡化籽晶外延区域均匀性差异。对单晶样品进行微量元素含量、内透过率、双折射性能和光学均匀性表征，结果表明，石英晶体微量元素总含量控制在7×10-6以内，内透过率达到99.80%/mm，双折射率差不均匀性低于0.029 7%，140 mm有效通光口径内光学均匀性PV值达到3.9×10-6。
石英晶体 照明系统 深紫外 波片 偏振装置 水热法 quartz crystal illumination system deep ultraviolet waveplate polarization device hydrothermal method
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学，安徽 合肥 230026
3 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院，安徽 合肥 230026
在全球气候变化导致大气氧气浓度持续下降的背景下，为揭示青藏高原氧含量变化过程，利用氧气的顺磁性和法拉第磁光效应，研制了高精度磁旋转光谱大气氧气传感器。氧气测量选择近红外磁效应较强的13118.04 cm-1波数处PP（1）（J=1）跃迁谱线，结合Herriott光学多通池将有效吸收光程提高至7 m，使用通电螺线管线圈提供180 Gs（1 Gs=10-4 T）直流磁场。基于噪声测量的信噪比分析显示装置中检偏器的最优偏转角为10°，此时系统总噪声为0.33 μV/Hz1/2。最优光谱参数条件下的Allan方差评估表明，系统的探测精度为32×10-6（1σ，60 s）。本装置通过使用稀土永磁体代替通电螺线管线圈，有望进一步提高磁旋转光谱信号强度，提升传感器性能。
光谱学 磁旋转光谱技术 传感器 氧气 光学学报
2023, 43(24): 2430003
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
3 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410073
由于自激振荡的限制，单级超荧光光纤光源的功率提升十分困难，目前仅达到百瓦量级。基于主振荡功率放大（MOPA）方案，使用1018 nm光纤激光级联泵浦1080 nm波段的超荧光，实现了6.2 kW高功率输出。最高功率下的光光转换效率为81.5%，没有出现横模不稳定（TMI），功率提升受限于受激拉曼散射（SRS）。
光纤光学 超荧光光源 高功率 级联泵浦 受激拉曼散射 横模不稳定 中国激光
2023, 50(22): 2215001
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
中国激光
2023, 50(21): 2116002
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
级联泵浦方案具有泵浦光亮度高、量子亏损小、光纤热负荷低、模式不稳定阈值高等优势，是获得高功率光纤激光的主要技术方案。目前，万瓦级高光束质量光纤激光的实现在非线性效应抑制和模式控制等方面遇到困难。本文介绍了国防科技大学近年来在高光束质量级联泵浦光纤激光器方面的研究进展，并对功率和光束质量进一步提升的可行途径进行了分析。
高功率光纤激光器 级联泵浦 受激拉曼散射 光束质量 光学学报
2023, 43(17): 1714009
