Longsheng Wang 1,2Junli Wang 1,2Yushan Wu 1,2Yuehui Sun 3,4[ ... ]Anbang Wang 1,2,3,4,*
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Advanced Transducers and Intelligent Control System, Ministry of Education, Taiyuan 030024, China
2 College of Physics and Optoelectronics, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China
3 School of Information Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China
4 Guangdong Provincial Key Laboratory of Photonics Information Technology, Guangzhou 510006, China
5 Center for Information Photonics & Communications, School of Information Science and Technology, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China
Optical chaos communication and key distribution have been extensively demonstrated with high-speed advantage but only within the metropolitan-area network range of which the transmission distance is restricted to around 300 km. For secure-transmission requirement of the backbone fiber link, the critical threshold is to realize long-reach chaos synchronization. Here, we propose and demonstrate a scheme of long-reach chaos synchronization using fiber relay transmission with hybrid amplification of an erbium-doped fiber amplifier (EDFA) and a distributed fiber Raman amplifier (DFRA). Experiments and simulations show that the hybrid amplification extends the chaos-fidelity transmission distance thanks to that the low-noise DFRA suppresses the amplified spontaneous emission noise and self-phase modulation. Optimizations of the hybrid-relay conditions are studied, including launching power, gain ratio of DFRA to EDFA, single-span fiber length, and number of fiber span. A 1040-km chaos synchronization with a synchronization coefficient beyond 0.90 is experimentally achieved, which underlies the backbone network-oriented optical chaos communication and key distribution.
Photonics Research
2023, 11(6): 953
伍玉山 1,2王俊丽 1,2毛晓鑫 1,2王龙生 1,2[ ... ]王安帮 1,2,*
作者单位
摘要
1 新型传感器与智能控制教育部重点实验室(太原理工大学),山西 太原 030024
2 太原理工大学物理与光电工程学院,山西 太原 030024
混沌激光在载波通信、密钥分发等信息安全传输领域具有巨大的应用潜力,但放大器自发辐射噪声、光纤色散以及非线性效应会降低混沌信号的保真度,进而限制单跨光纤混沌同步的距离。本文通过研究滤波器线宽、光纤色散补偿偏差以及混沌入纤功率对混沌激光传输保真度的影响,探明了单跨光纤混沌同步的极限距离,并在实验中实现了200 km单跨光纤中保真度为0.9214的混沌信号传输。以此信号为驱动,获得了同步系数为0.9043的共驱混沌同步,为长距离混沌载波通信与密钥分发的实现提供了基础。
光通信 混沌激光 混沌同步 光纤传输 载波通信 密钥分发 
中国激光
2023, 50(5): 0506002
陈润植 1,3邢宇婷 1,3张瑶 1,2王栋梁 1,3[ ... ]常国庆 1,3,4,*
作者单位
摘要
1 中国科学院物理研究所 光物理重点实验室,北京 100190
2 西安电子科技大学 物理与光电工程学院,西安 710071
3 中国科学院大学,北京 100049
4 松山湖材料实验室,广东 东莞 523808
高功率高能量飞秒光纤激光系统通常采用主振荡器加功率放大器结构。在放大飞秒脉冲时,非线性效应是制约脉冲能量的主要因素。基于传统啁啾脉冲放大技术的光纤激光系统虽然能够产生能量在1 mJ量级的飞秒脉冲,但是所产生的脉冲通常在200 fs以上,无法直接满足能量要求较低(1~100 µJ范围之内)、脉冲宽度却更短(60 fs以下甚至更短)的应用需求。与啁啾脉冲放大技术通过展宽脉冲而减少非线性相移相反,非线性放大故意保持脉冲的宽度在皮秒量级从而积累大量的非线性相移,导致放大后脉冲的光谱展宽为输入光谱的数倍,经过传统光栅对压缩后能够产生60 fs以下的近变换极限脉冲。本文主要以掺镱光纤放大系统为例,重点介绍自相似抛物线脉冲放大、预啁啾管理放大、增益管理放大和非线性分脉冲放大四种非线性光纤放大技术的工作原理、发展现状以及未来趋势。将提出的预啁啾管理分脉冲放大与多路相干合成相结合,有望产生重复频率1 MHz、平均功率超过1 kW、脉冲能量1 mJ左右的亚50 fs脉冲。这种千瓦级高重复频率、高能量飞秒脉冲源在基础科学、激光加工等领域中具有潜在的应用。
超快光纤激光 自相似抛物线脉冲放大 预啁啾管理放大 增益管理放大 预啁啾分脉冲放大 Ultrafast fiber laser Self-similar parabolic pulse amplification Pre-chirp managed amplification Gain-managed amplification Pre-chirp managed divided-pulse amplification 
光子学报
2022, 51(7): 0751415
作者单位
摘要
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
作者单位
摘要
西安电子科技大学 物理与光电工程学院,西安 710071
使用一种新型有机材料马来酸掺杂聚苯胺作为可饱和吸收体,在掺铒全光纤激光振荡器中实现稳定的调Q运转。实验中,采用双臂探测法测得该材料的调制深度和可饱和吸收强度分别为13.9%和0.336 MW/cm2,将其以薄膜三明治形式插入到光纤谐振腔中,最终获得了重复频率从33.78 kHz到87.01 kHz的范围内可调,最窄脉冲宽度为2.29 μs,最大单脉冲能量为54.64 nJ的稳定调Q脉冲输出。马来酸掺杂聚苯胺可以被认为是脉冲光纤激光器应用及其它光电器件的良好候选者。
可饱和吸收体 调Q激光 光纤激光器 有机材料 Saturable absorbers Q-switched laser Fiber laser Organic material 
光子学报
2021, 50(10): 1014004
Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics and Optoelectronics Engineering, Xidian University, Xi’an 710071, China
2 CAS Key Laboratory of Standardization and Measurement for Nanotechnology, CAS Center for Excellence in Nanoscience, National Center for Nanoscience and Technology, Beijing 100190, China
3 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
4 Graduate Institute of Applied Science and Technology, Taiwan University of Science and Technology, Taipei 106, China
5 Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
We report Q-switched and mode-locked erbium-doped all-fiber lasers using ternary ReS2(1 x)Se2x as saturable absorbers (SAs). The modulation depth and saturable intensity of the film SA are 1.8% and 0.046 MW/cm2. In Q-switched mechanism output, the pulse was centered at 1531.1 nm with maximum pulse energy and minimum pulse width of 28.29 nJ and 1.07 μs, respectively. In mode-locked operation, the pulse was centered at 1561.15 nm with pulse width of 888 fs, repetition rate of 2.95 MHz, and maximum pulse energy of 0.275 nJ. To the best of our knowledge, this is the first report on the mode-locked Er3+-doped fiber laser using ternary transition metal dichalcogenides. This work suggests prospective 2D-material SAs can be widely used in versatile fields due to their attractive optoelectronic and tunable energy bandgap properties.
Photonics Research
2019, 7(3): 03000283
作者单位
摘要
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 北京邮电大学理学院信息光子学与光通信国家重点实验室, 北京 100876
报道了一种L波段的高功率亚皮秒掺铒光纤激光器。在全光纤环形腔内熔接2个偏振控制器(PC)和偏振相关的光隔离器(ISO),基于非线性偏振旋转锁模原理实现了全光纤结构锁模激光脉冲输出。输出激光的中心波长为1603 nm,脉冲重复频率为37.8 MHz,单脉冲能量为4 nJ,平均输出激光功率为152 mW。对此全光纤锁模激光器进行合理的色散控制,可得到脉冲宽度为370 fs的锁模激光输出。实验中使用高掺杂浓度的掺铒光纤,有效减少了其使用长度,提高了抽运转换效率,实现了结构简单紧凑、性能稳定可靠的L波段亚皮秒光纤激光器。
光纤光学 掺铒光纤 光纤激光器 锁模激光器 
中国激光
2016, 43(11): 1101008
作者单位
摘要
1 西安电子科技大学物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
2 中国科学院上海硅酸盐研究所透明光功能无机材料重点实验室, 上海 200050
3 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室光物理重点实验室, 北京 100190
报道了激光二极管(LD)抽运的国产Yb:YAG陶瓷高功率被动调Q激光器。实验中使用半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为调Q元件,在6.3 W的吸收抽运功率下得到了被动调Q激光脉冲输出。调Q激光脉冲的最大平均输出功率为1.24 W,脉冲宽度为2.93 μs,重复频率为31 kHz,单脉冲能量为40 μJ。国产Yb:YAG陶瓷的连续激光和调Q激光的性能研究表明,高质量国产Yb:YAG陶瓷在高功率短脉冲固体激光器方面有潜在的应用价值。
激光器 全固态激光器 被动调Q激光 二极管抽运 Yb:YAG陶瓷 
中国激光
2016, 43(10): 1001007
Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics and Optoelectronic Engineering, Xidian University, Xi’an 710071, China
2 Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
3 Key Laboratory of Transparent and Opto-functional Inorganic Materials, Shanghai Institute of Ceramics,Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
4 School of Physics Science and Engineering, Institute for Advanced Study, Tongji University, Shanghai 200092, China
We experimentally demonstrated a diode-pumped Kerr-lens mode-locked femtosecond laser with a Yb:CaYAlO4 crystal as the gain medium. Pulse duration as short as 33 fs was obtained directly from the oscillator at a repetition rate of 115 MHz. The central wavelength was at 1059 nm with a spectral bandwidth of 49 nm. These are, to the best of our knowledge, the shortest pulses generated from a Yb:CaYAlO4 oscillator.
Mode-locked lasers Mode-locked lasers Lasers Lasers ytterbium ytterbium Lasers Lasers solid-state solid-state 
Photonics Research
2015, 3(6): 06000335
作者单位
摘要
1 西安电子科技大学物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
2 中国科学院上海硅酸盐研究所透明光功能无机材料重点实验室, 上海 200050
3 中国科学院物理研究所光物理重点实验室, 北京凝聚态物理国家实验室, 北京 100190
实验研究了二极管激光器抽运的国产Yb∶YAG 陶瓷的高效率连续激光输出和波长调谐输出特性。比较了不同掺杂原子数分数(1%、2%、5%、10%、15%)和不同厚度(3、6 mm)的激光陶瓷的输出激光性质。当吸收抽运功率为6.3 W 时,在3 mm 厚15 %掺杂样品中得到了2.4 W 的连续激光输出功率,斜效率为47%。在谐振腔内插入三棱镜进行波长调谐,实验上得到的最宽波长调谐范围为1017~1095 nm。实验结果表明高质量的Yb∶YAG 陶瓷在高功率全固态超短脉冲产生和放大中具有重要的应用。
激光器 二极管抽运 Yb∶YAG 陶瓷 波长调谐 
中国激光
2015, 42(12): 1202004

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