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
姜宗福 1,2,3,*陆瑶 1,**刘文广 1,2,3,***周琼 1,2,3[ ... ]张江彬 1,2,3
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
光子灯笼是一种将单模光纤和多模光纤的优势特点相结合的新型光子器件，在天文光子学、光纤通信模分复用、光纤激光模式控制等领域具有重要应用。本文主要介绍了光子灯笼的结构与模式演化理论，以及光子灯笼的制备与工艺，并基于光子灯笼的模式自适应控制，介绍了光子灯笼在高功率、大模场增益光纤激光放大器中抑制模式不稳定效应的应用，以及光子灯笼在大模场光纤中产生新型光束（如涡旋光束）的应用。
光纤激光 模式 光子灯笼 自适应光学 光学学报
2023, 43(17): 1700002
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学试验训练基地，陕西 西安 710106
3 国防科技大学南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
4 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
高功率光纤激光是当前我国激光科学技术领域的前沿热点，而稀土掺杂的有源光纤是高功率光纤激光器的核心器件。与常规有源光纤不同，多折射率层有源光纤的纤芯和包层之间增加了一个或多个辅助折射率层，展现出了特殊的模场特性，有望进一步提升高功率光纤激光的输出功率。利用传统方法分析不同结构参数下多折射率层有源光纤的模场特性时，通常需要耗费较长的时间求解麦克斯韦方程组。笔者首次引入机器学习算法来预测多折射率层有源光纤的模场特性。该方法仅需要数据空间中0.1%的样本，就可以学习多折射率层有源光纤结构参数与其模场特性之间的复杂映射关系，进而实现无须求解麦克斯韦方程组的快速精准预测。该方法的平均预测误差小于0.6%，预测速度相比传统方法提升了约7000倍，为多折射率层有源光纤的模场特性分析提供了新思路。
光纤光学 人工智能 机器学习 光纤激光 有源光纤 多折射率层光纤 模场特性 中国激光
2023, 50(11): 1101013
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，脉冲功率激光技术国家重点实验室，高能激光技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410073
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，创新实验室，纳米器件与应用重点实验室，纳米光子材料与器件重点实验室，江苏 苏州 215123
3 武汉科技大学耐火材料和冶金学国家重点实验室，湖北 武汉 430081
4 上海交通大学物理与天文学院，上海 200240
5 梧州学院电子与信息工程学院，广西 梧州 543001
碲烯具有宽带吸收、高迁移率和独特的拓扑性质，在红外光学应用领域被寄予厚望。本团队利用化学气相输运方法制备了高结晶性碲烯纳米片；结合精准的端面转移技术，获得了利于光纤集成的可饱和吸收体；基于碲烯的非线性饱和吸收特性，在1.55 μm波段实现了稳定的被动调Q脉冲输出，中心波长约为1558 nm，脉冲宽度约为1.44 μs，重复频率在87~133 kHz范围内可调。本研究结果拓展了新型碲烯纳米材料的应用场景，为可调谐脉冲激光提供了解决方案。
激光器 纳米材料 可饱和吸收体 被动调Q 可调谐脉冲激光 碲烯
国防科技大学 前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
红外与激光工程
2022, 51(4): 20211103
Author Affiliations
Abstract
College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
The generation of supercontinuum (SC) often requires ultrashort pulsed lasers with high peak power and gain media with large nonlinear coefficients, such as a long piece of fiber or photonic crystal fiber. In this Letter, we propose and demonstrate that high-power SC can be generated through a simple narrow-bandwidth fiber Bragg gratings (FBGs)-based laser cavity without any modulation, based on the mechanism of intense nonlinear effects induced by the inherent self-pulsation generated inside the cavity. In the experiment, an SC laser with the spectrum range from to 1600 nm was achieved. To the best of our knowledge, this is the first report about SC generation through a simple fiber laser cavity. This work enriches the research content of SC and provides a cost-effective method for high-power SC lasers.
supercontinuum fiber laser narrow-linewidth laser Chinese Optics Letters
2022, 20(1): 011405
国防科技大学前沿交叉学科学院, 湖南 长沙 410073
通过优化设计,制备出了性能优良的3×1光子灯笼,将其与纤芯直径为30 μm的多模光纤熔接,应用空间模式自适应控制,实现了稳定可控的准单模输出,突破了以往光子灯笼模式匹配的设计原则,拓展了光子灯笼多模光纤端纤芯直径的可选范围。该系统利用随机并行梯度下降算法对输入端的各路相位调制器进行主动控制,当评价函数选取为桶中功率时,多模光纤端输出光束的基模占比超过85%,表征光束质量的M2因子稳定在1.18以下,这为解决大模场光纤激光中的模式不稳定问题提供可能。当评价函数选取为单一高阶模的模式含量时,输出端的该高阶模含量超过95%。
光纤光学 光纤激光 模式 自适应光学 光束整形 光学学报
2021, 41(17): 1736001
1 国防科技大学前沿交叉学科学院, 湖南 长沙 410073
2 高能激光技术湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410073
基于自主研制的双锥形掺镱双包层光纤,开展了全光纤高功率光纤激光放大实验。激光系统实现了中心波长为1080nm、最高功率为4 kW的单模激光输出,其光光效率和斜率效率分别为82%和83%,质量因子(M2)为1.33,拉曼抑制比为44dB。实验结果表明,双锥形光纤具有同时提高非线性效应和模式不稳定性效应阈值的优势,有利于进一步提升高光束质量光纤激光器的输出功率。
激光器 高功率光纤激光器 锥形光纤 单模 受激拉曼散射 模式不稳定
Kun Xie 1,2,3Wenguang Liu 1,2,3,*Qiong Zhou 1,2,3Zongfu Jiang 1,2,3[ ... ]Xiaojun Xu 1,2,3
Author Affiliations
Abstract
1 College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
2 State Key Laboratory of Pulsed Power Laser Technology, Changsha 410073, China
3 Hunan Provincial Key Laboratory of High Energy Laser Technology, Changsha 410073, China
In this Letter, a novel system for adaptively correcting the phase of a dynamic multimode beam is proposed. While using merely one spatial light modulator, the phase measurement of the first-order diffraction pattern and the correction of the zeroth diffraction order are simultaneously realized. The real-time experimental result is obtained at a control rate of 10 Hz. The power-in-the-bucket value is improved from 38.5% to 61.8%, even with fundamental mode content that is consistently below 30%. To the best of our knowledge, this is the first implementation of real-time adaptive correction of the entire multimode beam.
fiber laser mode decomposition adaptive optics phase correction Chinese Optics Letters
2020, 18(1): 011404
何宇龙 1,2,3,***宁禹 1,2,3,**姜宗福 1,2,3,*孙全 1,2,3张明 1,2,3
1 国防科技大学前沿交叉学科学院, 湖南 长沙 410073
2 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 湖南 长沙 410073
3 高能激光技术湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410073
光场相机波前传感器是一种新型的波前传感器,具有视场大、动态范围大的优势,但由于存在信号饱和现象,光场相机的线性度和波前传感精度较低。利用动态调制提高光场相机的线性度和波前传感精度,理论分析了光场相机波前传感的原理与特性,利用MATLAB软件对光场相机在动态调制时的波前闭环校正效果进行数值模拟,并与无调制光场相机的模拟结果进行对比分析。仿真结果表明:光场相机在动态调制时的测量精度高,校正效果较好,校正后远场光斑的斯特列尔比大于0.8,波前传感性能优于无调制光场相机。
传感器 自适应光学 波前传感器 光场相机 动态调制 数值模拟
