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 中国计量科学研究院时间频率计量研究所,北京 100029
3 国家市场监管重点实验室(时间频率与重力计量基准),北京 100029
4 吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室,吉林 长春 130012
中红外飞秒光学频率梳在天文学、药物检测、生物化学、大气检测和材料科学等领域中有着广阔的应用前景。报道了一个高功率中红外飞秒光学频率梳系统,该系统主要由掺铒光纤飞秒光学频率梳、超连续谱产生装置、双包层掺铥光纤放大器和基于透射式衍射光栅对的压缩器四部分构成。掺铒光纤光学频率梳输出平均功率为350 mW、中心波长为1565 nm、重复频率为198 MHz、脉冲宽度为55 fs的飞秒激光,并将其注入到一段正色散高非线性光纤中,产生1100~2200 nm超连续光谱。超连续光通过由掺铥光纤构成的自泵浦放大器,产生中心波长为1925 nm、平均功率为50 mW的飞秒脉冲。将此脉冲作为双包层掺铥光纤放大器的种子源,功率被放大到36.07 W,压缩后得到平均功率为22.72 W、脉冲宽度为240 fs的飞秒激光脉冲输出。
非线性光学 光学频率梳 飞秒激光 啁啾脉冲放大 中红外波段 
中国激光
2024, 51(5): 0508002
黄梓楠 1黄千千 1田昊晨 2,***闫志君 3,**[ ... ]牟成博 1,*
作者单位
摘要
1 上海大学特种光纤与光接入网重点实验室,上海先进通信与数据科学研究院,特种光纤与先进通信国际合作联合实验室,上海 200444
2 中国计量科学研究院,北京 100029
3 华中科技大学光学与电子信息学院下一代互联网接入系统国家工程实验室,湖北 武汉 430074
4 东莞理工学院电信工程与智能化学院,广东 东莞 523808
5 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室,上海 200062
6 浙江省引力波精密测量重点实验室国科大杭州高等研究院,浙江 杭州 310024
利用45°倾斜光纤光栅(45°-TFG)作为光纤型起偏器,搭建了一台高可靠性高稳定性的掺铒锁模光纤激光器,并以此为基础实现了重复频率frep和载波包络偏移频率fceo的精确锁定。当泵浦功率为228 mW时,基于45°-TFG的锁模激光振荡器可实现3 dB光谱带宽为60.4 nm、脉冲宽度为68 fs的超短脉冲输出,在12 h内功率的均方根稳定性达到0.033%,且在较大的泵浦范围内均能维持较好的展宽锁模状态。经过自主搭建的非线性脉冲放大、超连续谱产生以及f-2f自参考拍频干涉光路,获得了信噪比为32 dB的fceo信号。最后通过搭建基于锁相环的主动反馈控制电路,将frepfceo信号溯源至一台GPS时频系统,最终测得frepfceo信号归一化后在1 s门时间内频率稳定度为2.38×10-12和6.41×10-16。这是首次实现基于45°-TFG的光纤激光频率梳,表明了基于45°-TFG的锁模光纤激光器在实际应用中的潜力。
锁模光纤激光器 光纤光栅 非线性偏振旋转 光纤激光频率梳 
激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0106005
Author Affiliations
Abstract
1 Ultrafast Laser Laboratory, Key Laboratory of Opto-Electronic Information Technical Science of Ministry of Education, School of Precision Instrument and Opto-Electronics Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
2 Division of Time and Frequency Metrology, National Institute of Metrology, Beijing 100029, China
3 Key Laboratory of Advanced Optical Communication System and Networks, School of Electronics Engineering and Computer Science, Peking University, Beijing 100871, China
4 College of Physics and Optoelectronics, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China
We demonstrate the stabilization of an optical frequency comb (OFC) using a segment of fiber delay line as a reference. A mode-locked Er-doped fiber laser is phase locked to a kilometer-long fiber delay line using three different schemes. The short-term stability of the comb modes in the OFC stabilized by these schemes is obviously enhanced, down to the 10-12 level at millisecond average time. Among these three schemes, phase locking two bunches of comb modes in the OFC to the same fiber delay line exhibits the lowest residual phase noise. Fiber-delay-line-referenced OFCs can provide reliable laser sources in precise metrology owing to the advances of low cost, compactness, and high integration.
optical frequency comb delay line frequency noise 
Chinese Optics Letters
2022, 20(2): 021204
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
利用解析方法研究了父脉冲参数对合成脉冲宽度和质量的影响。研究结果表明,两个父脉冲具有相近的脉冲宽度和脉冲能量时,合成脉冲的时域质量较高。减小父脉冲时域宽度可以有效减小合成脉冲基底。为了验证这一相干脉冲合成的优化方法,在不同的非线性光纤中,对分束后的掺镱光纤飞秒激光器的输出脉冲分别进行非线性频率变换,获得了两个小于30 fs的脉冲,再将二者进行相干脉冲合成,获得了合成脉冲宽度为8 fs的少周期脉冲。
非线性光学 光纤 激光 超快激光 脉冲压缩 
中国激光
2019, 46(5): 0508028
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 Institute of Spacecraft System Engineering, China Academy of Space Technology, Beijing 100094, China
3 National Institute of Metrology, Beijing 100029, China
We demonstrate a robust femtosecond LIDAR setup by using two free-running environmentally stable all-polarization-maintaining nonlinear amplified loop mirror mode-locked fiber lasers. Based on the asynchronous optical sampling method, a ranging accuracy of ±2 μm within 65 m has been achieved, as tested in an 80-m-long underground optical tunnel. Through the Kalman filter in real-time data processing, the measurement accuracy can be maintained at a 200 Hz update rate. This setup provides a practical tool for various large-scale industrial and astronomical ranging applications.
120.0120 Instrumentation, measurement, and metrology 140.4050 Mode-locked lasers 320.7090 Ultrafast lasers 
Chinese Optics Letters
2019, 17(9): 091202
Author Affiliations
Abstract
Ultrafast Laser Laboratory, School of Precision Instrument and Optoelectronics Engineering, Key Laboratory of Optoelectronic Information Technology (Ministry of Education), Tianjin University, Tianjin 300072, China
We demonstrate a coherent synthesis system based on femtosecond Yb-doped fiber laser technology. The output pulse of the amplification system is divided into two replicas and seeded into photonic crystal fibers of two parallel branches for nonlinear pulse compression. Because of the different nonlinear dynamics in the photonic crystal fibers, the compressed pulses show different spectra, which can be spliced to form a broad coherent spectrum. The integrated timing jitter between the pulses of two branches is less than one tenth of an optical cycle. By coherently synthesizing pulses from these two branches, 8 fs few-cycle pulses are produced.
140.3490 Lasers, distributed-feedback 060.2420 Fibers, polarization-maintaining 060.3735 Fiber Bragg gratings 
Chinese Optics Letters
2019, 17(4): 041403
作者单位
摘要
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
设计并搭建了可调谐飞秒光学参量振荡系统, 研究了不同腔长处信号光的稳定性, 通过比例积分控制系统控制腔长, 分别利用功率锁定和波长锁定两种方法提升了系统的信号光输出稳定性, 对比了两种方法分别对信号光输出功率和光谱稳定性的提升效果, 研究了两种锁定方式的锁定特点。实验中, 利用光纤飞秒激光器抽运PPLN晶体, 实现了信号光中心波长在1317~1610 nm连续调谐。通过功率锁定, 将15 min内信号光的功率稳定性提升至0.16%, 波长稳定性提升至0.35%; 通过波长锁定, 将15 min内信号光的功率稳定性提升至0.25%, 波长稳定性提升至0.03%, 利用两种方法都实现了信号光输出功率和波长稳定性的提升。不同的应用领域对于飞秒光学参量振荡器输出信号光功率稳定性及光谱稳定性有不同的要求, 本研究对比了两种锁定方式的锁定效果, 为今后相关研究提供了实验依据与参考。
激光器 非线性光学 光学参量振荡器 比例积分控制系统 飞秒激光 同步抽运 
中国激光
2018, 45(10): 1001006
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 上海无线电设备研究所, 上海 200090
研究了基于非线性偏振环形镜锁模的全保偏光纤激光器锁模机制。在非线性偏振环形镜中, 用偏振分束器取代传统的非线性放大环形镜锁模激光器中的光纤耦合器, 并辅以非互易性元件和增益光纤, 作为全保偏光纤激光器中实现稳定锁模的核心器件。构建了一台基于非线性偏振环形镜的掺铒光纤锁模激光振荡器, 实现了重复频率75 MHz, 时域脉冲宽度141 fs, 总输出功率约30 mW的稳定锁模脉冲序列输出。该激光器具有双向输出, 且通过调节腔内波片可调节输出功率。此外, 对激光器输出功率和重复频率的稳定性进行了评价, 在自由运转情况下, 1 h内输出脉冲序列的平均功率波动小于0.05%, 重复频率的1 s相对稳定度为2.0×10-8。该结构的全保偏光纤激光器可开机自启动锁模, 且环境稳定性高、重复频率较高、脉冲宽度窄, 能满足激光测距、激光加工、激光光谱成像、航天等应用对超短脉冲光源的需求。
非线性偏振环形镜 全保偏 锁模光纤激光器 自启动 nonlinear polarization loop mirror all-polarization-maintaining mode-locked fiber laser self-starting 
红外与激光工程
2018, 47(8): 0803006
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, 光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
研究了两台独立运转的掺镱光纤飞秒激光器的脉冲序列与载波包络相位同步。使用平衡光学互相关的方法探测两台激光器的脉冲延迟,控制腔内高速压电陶瓷以锁定两台激光器的重复频率,得到两台激光器的剩余相对时间抖动为380 as。不同的重复频率锁定带宽会对载波包络相位信号产生明显的影响,相比于使用压电陶瓷(低锁定带宽),使用电光调制器锁定重复频率(高锁定带宽)会使载波包络相位产生额外的噪声。将两台激光器的输出脉冲在空间上重合,入射进入平衡探测器,探测到两台激光器的相对载波包络频率信号。使用腔外声光调制器对两台激光器的载波包络相位进行锁定,得到两台激光器的剩余相位噪声为495 mrad。锁定后观测到两激光器的光谱干涉,为相干脉冲合成奠定基础。
激光器 光纤飞秒激光器 平衡光学互相关 载波包络相位 声光调制器 锁相环 
中国激光
2016, 43(8): 0801003

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