作者单位
摘要
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 超快激光实验室,天津 300072
2 天津职业技术师范大学 电子工程学院,天津 300222
目前,飞秒激光脉冲因脉冲宽度窄和峰值功率高的特点被广泛运用在多种领域中。其中,色散管理光纤锁模激光器因其特有的腔内呼吸机制使输出的激光脉冲能量更高,光谱更宽、脉宽更窄。使用啁啾布拉格光纤光栅进行色散管理的光纤锁模激光器能够实现真正的全光纤结构,提升激光器的紧凑性和稳定性,因此基于啁啾布拉格光纤光栅进行色散管理的光纤锁模激光器具有更加实际的应用意义。采用数值模拟的方法,研究了基于啁啾布拉格光纤光栅进行色散管理的掺镱光纤锁模激光器中单模光纤在腔内的不同分布对脉冲动力学过程和输出脉冲参数的影响。系统分析了谐振腔内净色散值不同时,腔内单模光纤的分布对脉冲在腔内的动力学过程的影响。模拟结果表明,在腔内净色散值为负时,啁啾布拉格光纤光栅与增益光纤间的单模光纤越短,光纤激光器维持稳定单脉冲运行的最大泵浦强度更高且输出光谱更宽,从而能够获得脉宽更窄的去啁啾脉冲;腔内净色散值越接近零时,啁啾布拉格光纤光栅与增益光纤间的单模光纤长度对输出脉冲参数作用的影响越显著;腔内净色散值为正时,单模光纤在腔内的分布对输出脉冲影响逐渐减弱,优化单模光纤分布提升锁模激光器性能并不明显。最后,提出了一种通过改变单模光纤在腔内的分布来提高激光器输出性能的优化方法。
光纤激光器 锁模激光器 超快激光 啁啾布拉格光栅 fiber laser mode-locked laser ultrafast laser chirped fiber Bragg gratings 
红外与激光工程
2022, 51(12): 20220226
Author Affiliations
Abstract
1 Ultrafast Laser Laboratory, Key Laboratory of Opto-electronic Information Science and Technology of Ministry of Education, School of Precision Instruments and Opto-electronics Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
2 Georgia Tech Shenzhen Institute (GTSI), Tianjin University, Shenzhen 518067, China
We report an experimental generation of few-cycle pulses at 53 MHz repetition rate. Femtosecond pulses with pulse duration of 181 fs are firstly generated from an optical parametric oscillator (OPO). Then, the pulses are compressed to sub-three-cycle with a hybrid compressor composed of a commercial single-mode fiber and a pair of prisms, taking advantage of the tunability of the OPO and the numerical simulating of the nonlinear compression system. Our compressed optical pulses possess an ultrabroadband spectrum covering over 470 nm bandwidth (at -10 dB), and the output intensity fluctuation of our system is less than 0.8%. These results show that our system can effectively generate few-cycle pulses at a repetition rate of tens of megahertz with excellent long-term stability, which could benefit future possible applications.
nonlinear compression few cycle pulse optical parametric oscillator 
Chinese Optics Letters
2022, 20(5): 051901
李永智 1,2张萌 1,2闫东钰 1,2朱光 3[ ... ]胡明列 1,2
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院超快激光研究室, 天津 300072
2 天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
3 国科世纪激光技术(天津)有限公司, 天津 300072
通过实验验证了利用中心波长为940 nm的半导体激光器泵浦Yb∶YAG/YAG/Cr∶YAG/YAG复合晶体可获得高效率的被动调Q激光输出。研究了耦合输出镜透过率、泵浦光斑大小对基于Yb∶YAG/YAG/Cr∶YAG/YAG和Yb∶YAG/Cr∶YAG/YAG复合晶体的被动调Q激光器的输出参数的影响。当泵浦功率为17 W时,基于Yb∶YAG/YAG/Cr∶YAG/YAG复合晶体的被动调Q激光器的最大平均输出功率为7.41 W、斜率效率为57.0%、光-光效率为43.6%、脉冲宽度为4.6 ns、脉冲重复频率为25.5 kHz、脉冲能量为290.6 μJ、峰值功率为63.2 kW,与基于Yb∶YAG/Cr∶YAG/YAG复合晶体的情况相比,最大平均输出功率、脉冲能量和脉冲峰值功率分别提高了5.6%、14.7%和22.2%。同时,对比了在相同输出功率下基于两种晶体的输出激光的M2,发现在相同输出功率下,与基于Yb∶YAG/Cr∶YAG/YAG复合晶体的情况相比,基于Yb∶YAG/YAG/Cr∶YAG/YAG复合晶体的输出激光具有更低的M2。最终,通过实验结果对比得出,基于Yb∶YAG/YAG/Cr∶YAG/YAG复合晶体的被动调Q激光器具有更优的输出参数。
激光器 掺镱激光器 二极管泵浦 被动调Q激光器 固态激光器 
中国激光
2021, 48(21): 2101005
Author Affiliations
Abstract
1 Ultrafast Laser Laboratory, Key Laboratory of Opto-electronic Information Science and Technology of Ministry of Education, School of Precision Instruments and Opto-electronics Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
2 E-mail: huminglie@tju.edu.cn
On the basis of a home-made femtosecond Yb-doped fiber laser, we designed a compact and efficient third harmonic generation scheme by a simple compensation plate of β-BaB2O4 crystal. The compensation plate is optimized through its thickness and cutting angle to reverse both spatial and temporal walk-off. By optimizing the parameters of the compensation plate and incident light intensity, a maximum output of 2.23 W with a repetition rate of 1 MHz at 345 nm is obtained, which implies a conversion efficiency of 23% from the infrared to ultraviolet.
ultrafast nonlinear optics harmonic generation and mixing ultraviolet compensation plates 
Chinese Optics Letters
2021, 19(3): 031402
作者单位
摘要
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
针对高功率光纤飞秒激光放大器,介绍了啁啾脉冲放大(CPA)技术的基本原理,讨论了该结构中关键的展宽器和压缩器的发展现状与瓶颈;介绍了典型的大模场面积光纤的结构和工作原理,简介了基于大模场面积光纤的CPA系统的发展现状;介绍了非线性放大技术,讨论了实现更窄脉冲宽度、更高脉冲质量的光纤飞秒激光放大方案;最后分析了全光纤结构、相干合束、单晶光纤增益介质以及皮秒种子源等新型技术,并总结了高功率光纤飞秒激光放大器的发展趋势。
飞秒激光 光纤放大器 啁啾脉冲放大(CPA) 非线性放大 脉冲相干合束 
中国激光
2019, 46(5): 0508012
Author Affiliations
Abstract
Ultrafast Laser Laboratory, Key Laboratory of Opto-electronic Information Science and Technology of Ministry of Education, School of Precision Instruments and Opto-electronics Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
We report a hybrid femtosecond laser system based on a femtosecond Yb-doped fiber laser and a Yb-doped potassium gadolinium tungstate (Yb:KGW) regenerative amplifier. To match the central wavelength of the seed source, a Yb:KGW crystal is used in the regenerative amplifier for Np polarization. We study and optimize the dynamics of nonlinear amplification to alleviate the gain narrowing effect. With optimization, the system can output 270 fs pulses with 21 μJ pulse energy at a 60 kHz repetition rate.
140.3280 Laser amplifiers 140.3615 Lasers, ytterbium 
Chinese Optics Letters
2019, 17(4): 041404
作者单位
摘要
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 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
在基于钛宝石啁啾脉冲放大(CPA)技术获得拍瓦级输出的激光装置中, 光谱发射截面的不同和饱和放大的影响会使放大光谱产生增益窄化和光谱红移。光谱红移效应普遍存在于激光放大过程中, 尤其在高能量饱和放大时更加严重。基于中国科学院上海光学精密机械研究所5.0 PW激光装置的实验结果, 针对Apollon-10 PW激光装置的光谱控制, 在理论上提出一种基于光-光同步放大的光谱整形技术, 用以抑制高能量放大过程中的光谱红移。该技术基于传统的放大模型, 通过在功放级引入短脉冲抽运, 利用抽运光和啁啾种子光同步放大的方式抑制了光谱的红移。该技术无需引入任何其他光学器件, 也不会引入附加损耗, 操作简单。数值模拟结果表明, 利用该技术可以有效地对放大的光谱进行整形, 抑制了光谱红移效应。
激光光学 超强超快激光 啁啾脉冲放大 钛宝石晶体 光谱整形 
中国激光
2017, 44(12): 1201001
作者单位
摘要
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 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
在高能量抽运激光脉冲的传输与放大过程中, 激光放大器的增益饱和效应会导致激光脉冲产生时域畸变, 使输出激光脉冲无法保持其时域的平顶型分布。因此, 需要对抽运激光脉冲进行时域预整形, 以补偿放大器中的增益饱和。提出了一种基于光-光同步放大的时域整形技术来补偿增益饱和引入的时域畸变。该技术基于传统的放大模型, 不受激光脉冲宽度的限制, 操作简单, 成本低廉。数值模拟结果表明, 利用所提技术可以对激光系统的输入脉冲进行有效的时域整形, 并且可以补偿增益饱和, 从而获得时域平顶分布的输出脉冲。
激光器 超强超快激光 光参量啁啾脉冲放大 时域脉冲整形 
中国激光
2017, 44(4): 0401005
作者单位
摘要
中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
基于蒙特卡罗光线追迹法,进一步研究了钕玻璃片状放大器三维空间聚光腔抽运分布的数值模拟。并且,结合氙灯的充放电回路及辐射光谱、放大自发辐射、以及激光脉冲受激辐射放大等相关数值计算模块,实现了片状钕玻璃放大器由储能至放大的整个过程的动态数值仿真。基于该数值模拟结果,设计研制的钕玻璃片状放大器已用于5 PW钛宝石啁啾脉冲放大器的抽运源中,其实验输出结果与数值计算结果基本一致。
激光器 片状放大器 光线追迹 钕玻璃 受激辐射放大 
中国激光
2016, 43(12): 1201006
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
主要通过理论和实验研究相位匹配角和非共线角对三硼酸钙钇(YCOB)晶体光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)的放大光谱产生的影响。理论上,通过数值模拟计算发现,基于YCOB-OPCPA的放大光谱对相位匹配角和非共线角的变化均比较敏感,当相位匹配角或非共线角有微小变化时,增益光谱将会出现中心波段漂移和窄化现象,但当非共线角在2.80°~2.91°之间变化时,总能找到一个理想的相位匹配角与之匹配,满足带宽大于80 nm的宽带OPCPA放大。为了获得高效率宽带OPCPA放大输出,提出一种基于高精密CCD的非共线角的测量方法,并利用该方法在实验中研究了不同非共线角下YCOB晶体OPCPA的光谱增益特性,并获得宽带放大光谱,为单次OPCPA调试实验提供参考。
超快光学 三硼酸钙钇晶体 光参量啁啾脉冲放大 非共线角 相位匹配 
中国激光
2014, 41(8): 0815001

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