首次采用氧化石墨烯可饱和吸收体作为锁模启动元件在Tm,Ho∶CaYAlO4激光器中实现了稳定的被动调Q锁模运转。在3%输出耦合镜下, Tm,Ho∶CaYAlO4固体激光器获得了最低为293 mW的连续光出光阈值。在腔内引入氧化石墨烯可饱和吸收体后, 当吸收抽运功率增大到1 859 mW时, Tm,Ho∶CaYAlO4激光器进入稳定的调Q锁模运转状态。当抽运功率达到3 W时, 获得中心波长为2 089 nm、斜效率为10.1%、对应最大输出功率为213 mW的被动调Q锁模脉冲, 重复频率为100 MHz, 调Q包络中锁模脉冲的调制深度接近100%。

采用双壁碳纳米管可饱和吸收体为锁模启动元件,在Tm∶LuAG激光器中实现了输出波长分别为2017 nm和2029 nm的双波长被动调Q锁模运转。该实验装置以可调谐掺钛蓝宝石激光器为抽运源,选用透过率为3%的输出耦合镜,当吸收功率大于2292 mW时,激光运转进入稳定调Q锁模状态。最大吸收抽运功率达到6.7 W时,调Q锁模输出功率为1.28 W,斜效率为22.39%,锁模脉冲的重复频率为102 MHz,对应的单脉冲能量为12.55 nJ。

采用反射式MoS₂可饱和吸收体在Tm∶Lu₃Al₅O₁₂激光器中实现了被动调Q锁模(QML)运转。以可调谐掺钛蓝宝石激光器为抽运源,结合低阈值腔设计,选用透射率为3%的输出镜获得525 mW的出光阈值。当吸收抽运功率达到1743 mW时,激光器处于稳定的被动调Q锁模运行状态。当最大抽运功率达到3.1 W时,激光器被动调Q锁模输出功率为306 mW,斜效率为14.3%,中心波长为2023 nm,对应的锁模脉冲序列的重复频率为106.4 MHz,最大的单脉冲能量为2.88 nJ,调制深度接近100%。结果表明,反射式MoS₂可饱和吸收体在2 μm波段激光锁模中具有良好的应用前景。

以二氧化硅为基材, 优化设计了一种圆空气孔六角点阵光子晶体光纤, 通过减小纤芯内层6个小空气孔以增加模场面积, 降低非线性系数. 采用时域有限差分法结合完美匹配层吸收边界条件, 对该光纤色散、非线性、约束损耗和基模模场与光纤结构参数之间的关系进行了数值分析. 结果表明, 该光纤呈现一定的超低损耗低非线性色散平坦特性, 其在最优结构参数下通信波长处的约束损耗小于10－7 dB·km－1, 在波长1.55 μm和1.31 μm处约束损耗分别为2.93×10－8 dB·km－1和7.33×10－10dB·km－1, 且波长从1.05 μm到1.65 μm色散值大约为0±1.7 ps·km－1·nm－1, 呈现双零色散点和较长波长范围的色散平坦特性. 在低损耗通信波长1.55 μm附近非线性系数约为4.88 km－1W－1. 该光纤呈现的超低损耗低非线性平坦色散能力, 可用于长距离大容量高速光通信系统.

基于800 nm飞秒激光脉冲, 设计并搭建了长周期光纤光栅制备系统, 该系统通过采用20倍率的显微物镜将飞秒激光脉冲诱导入标准单模光纤纤芯位置, 采用水平、垂直双CCD视频监控方式实现对飞秒激光脉冲刻蚀长周期光纤光栅的逐点监测, 对未载氢处理的标准单模光纤进行了不同周期、不同周期长度和不同占空比刻写实验.研究结果表明, 当选取激光脉冲能量为1.3 mW、光栅周期为500 μm、光栅占空比为0.6时, 该光栅在谐振波长1 300 nm处最大谐振峰强度为11.65 dB, 带外损耗低于2 dB, 且光栅谐振波长随光栅长度不发生明显漂移; 通过光栅占空比的调整, 可实现刻写光栅光谱特性的优化设计, 使得谐振峰由多峰转为单峰.

设计了一种新型高负色散光子晶体光纤,其纤芯由三根空气柱形成,三种 孔径大小不同的空气柱以六角点阵方式排列。基于全矢量有限元法,结合各向异 性完美匹配层边值条件对光子晶体光纤的色散、模场、非线性、约束损耗和双折射 等特性进行了数值计算。结果表明光纤结构参数Λ、d、d1、d2分别为1.15、0.88、0.83、1.14μm时, 该光纤在低损耗通信窗口C波段呈现高负色散,在波长1.55μm处负色散值、双折射、约束损耗、 非线性系数分别为-11660 ps·km-1·nm-1、2.03×10-3、10-3 dB·km-1、 7.33 km-1·W-1。可见该光纤在低损耗通信窗口C波段呈现高负色散、低损耗、高双折射、低非线性, 具有很好的色散补偿能力,有望在光通信系统中获得应用。