Author Affiliations
Abstract
1 College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
2 School of Information and Communications, National University of Defense Technology, Wuhan 430035, China
3 Nanhu Laser Laboratory, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
4 Hunan Provincial Key Laboratory of High Energy Laser Technology, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
High-power ultrafast laser amplification based on a non-polarization maintaining fiber chirped pulse amplifier is demonstrated. The active polarization control technology based on the root-mean-square propagation (RMS-prop) algorithm is employed to guarantee a linearly polarized output from the system. A maximum output power of 402.3 W at a repetition rate of 80 MHz is realized with a polarization extinction ratio (PER) of > 11.4 dB. In addition, the reliable operation of the system is verified by examining the stability and noise properties of the amplified laser. The M2 factor of the laser beam at the highest output power is measured to be less than 1.15, indicating a diffraction-limited beam quality. Finally, the amplified laser pulse is temporally compressed to 755 fs with a highest average power of 273.8 W. This is the first time, to the best of our knowledge, that the active polarization control technology was introduced into the high-power ultrafast fiber amplifier.
active polarization control root-mean-square propagation algorithm linearly polarized laser chirped pulse amplification femtosecond laser fiber laser 
Chinese Optics Letters
2024, 22(4): 041403
Author Affiliations
Abstract
1 Laboratory of Micro-Nano Optics, College of Physics and Electronic Engineering, Sichuan Normal University, Chengdu 610101, China
2 Physik-Department, Lehrstuhl für Funktionelle Materialien, Technische Universität München, James-Franck-Straße 1, 85748, Garching, Germany
3 Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ), Technische Universität München, Lichtenbergstraße. 1, 85748, Garching, Germany
4 Tianjin Huahuixin Technology Group Co., Ltd, Zhongtian Avenue, Tianjin 300467, China
Optical logic gates play important roles in all-optical logic circuits, which lie at the heart of the next-generation optical computing technology. However, the intrinsic contradiction between compactness and robustness hinders the development in this field. Here, we propose a simple design principle that can possess multiple-input-output states according to the incident circular polarization and direction based on the metasurface doublet, which enables controlled-NOT logic gates in infrared region. Therefore, the directional asymmetric electromagnetic transmission can be achieved. As a proof of concept, a spin-dependent Janus metasurface is designed and experimentally verified that four distinct images corresponding to four input states can be captured in the far-field. In addition, since the design method is derived from geometric optics, it can be easily applied to other spectra. We believe that the proposed metasurface doublet may empower many potential applications in chiral imaging, chiroptical spectroscopy and optical computing.
metasurface polarization control asymmetric transmission logic gate 
Opto-Electronic Advances
2023, 6(7): 220073
作者单位
摘要
暨南大学光子技术研究院广东省光纤与通信技术重点实验室,广东 广州 511443
超表面在光偏振调控方面具有卓越的能力,利用超表面结构的偏振控制实现信息编码与加密成为一种新兴的光学编码技术。本文旨在介绍超表面偏振光学及其在信息加密领域的最新进展。首先介绍对光束偏振态进行整体调控的各类超表面偏振光学元件,包括超表面波片、偏振器和偏振分束器,强调了超表面在偏振操控方面的卓越性能;接着深入介绍基于不同微型超表面偏振光学元件进行的像素化偏振信息编码,包括对近场偏振态空间分布进行逐点编码的马吕斯超表面,以及对远场偏振态进行空间编码的偏振全息和矢量全息超表面;然后阐述近场与远场像素化偏振空间编码超表面在信息隐藏与加密领域的应用示范;最后进行简要总结,并展望超表面偏振信息编码技术的未来发展趋势与应用潜力。
表面光学 偏振调控 超表面偏振光学元件 马吕斯超表面 矢量全息 信息加密 
中国激光
2023, 50(18): 1813010
伍凯凯 1,2谢博娅 1陈琳 1游淞清 1,2[ ... ]杨鹏 2
作者单位
摘要
1 湖北工业大学 机械工程学院,湖北 武汉 430068
2 湖北理工学院 电气与电子信息工程学院 智能感知与目标识别光电实验室,湖北 黄石 435003
物体微振动信号测量在磁场、建筑、生物成像及航空航天等方面具有重要的应用价值。但是,物体微振动产生的弱反射光不仅极其微弱,易受到探测距离、雨雾气等环境因素的干扰,而且低频振动的振动形式多变,易受到经典噪声影响,难以实现极端微弱反射光条件下的振动信号测量。针对以上问题,文中采用光学偏振控制方法,对信号光与本振光的偏振性进行控制,以减少光学噪声的干扰;采用平衡外差探测,将低频直流信号转变为高频交流信号,避免信号被噪声湮没的同时,克服了光电流共模噪声的影响。在赫兹(~10 Hz)频段,探测器的噪声水平达到了散粒噪声极限,并实现了阿瓦量级反射光条件下的微振动信号测量,测得的物体微振动振幅为11.44 nm,A类标准不确定度为0.25 nm,合成不确定度为0.34 nm,测量精度为±0.75 nm。该方案不仅为微弱多普勒频率测量、振动检测等测量领域的研究提供了实验支持,在弱反光、长距离、雨雾天气等复杂测量环境也具有广阔的应用前景。
微振动 弱反射光 偏振控制 散粒噪声极限 平衡外差探测 micro-vibration weak reflected light polarization control shot noise limit balanced heterodyne detection 
红外与激光工程
2023, 52(7): 20220872
作者单位
摘要
1 潍坊学院物理与电子信息学院,山东 潍坊
2 潍坊学院潍坊市激光技术与应用重点实验室,山东 潍坊
3 中国电子科技集团公司光电研究院,天津
4 光电信息控制和安全技术重点实验室,天津
介绍了受激拉曼散射(SRS)对强激光系统的危害,主要包括强激光在空气中长距离传输时产生的受激转动拉曼散射(SRRS)与大口径KDP(磷酸二氢钾,KH2PO4)晶体中的横向受激拉曼散射(TSRS)。研究表明,SRS不仅会损耗激光能量降低光束质量,TSRS还可能会损坏KDP晶体。针对SRS对强激光系统的危害,文章介绍了国内外关于SRS的主要抑制方案,而且重点介绍了通过控制偏振方向降低SRS增益的新思想。
受激转动拉曼散射(SRRS) 横向受激拉曼散射散射(TSRS) 脉冲堆积 偏振控制 stimulated rotational Raman scattering (SRRS) transverse stimulated Raman scattering (TSRS) pulse stacking polarization control 
光电技术应用
2022, 37(4): 53
李明 1,2,3李耀斌 1,2,3邱平平 1,2,3颜伟年 1,2,3[ ... ]阚强 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 中国科学院半导体研究所 半导体材料科学重点实验室,北京 100083
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心,北京 100049
3 低维半导体材料与器件北京市重点实验室,北京 100083
研究了表面光栅结构对垂直腔面发射激光器(VCSEL)的偏振控制作用。引入表面光栅后,对不同刻蚀深度下的偏振相关的镜面损耗进行了仿真,结果表明表面光栅刻蚀深度在44~130 nm范围内均可实现稳定偏振,具有较大的工艺容差。表面光栅VCSEL在基横模工作状态下偏振抑制比(Orthogonal Polarization Suppression Ratio, OPSR)超过20 dB,偏振光谱峰间偏振抑制比达到40 dB,且在多横模状态也实现了有效的偏振控制。为了进一步验证光栅对偏振控制的效果,制作了方向互相垂直的两种表面光栅,具有这两种方向光栅的VCSEL的OPSR均达20 dB以上。测试分析表明表面光栅是VCSEL实现稳定偏振的一种有效手段。
垂直腔面发射激光器 表面光栅 偏振控制 偏振抑制比 vertical cavity surface emitting laser surface grating polarization control orthogonal polarization suppression ratio 
红外与激光工程
2022, 51(5): 20210332
作者单位
摘要
1 华中科技大学光学与电子信息学院,武汉光电国家研究中心,光谷实验室,湖北 武汉 430074
2 阿里巴巴基础设施事业部,浙江 杭州 311121
同源自零差相干技术在信号传输时伴随传输一个同源的导频,将其在收端用作相干探测的本振光。同源自零差相干系统包含偏分复用同源自零差相干和空分复用同源自零差相干两类架构。通过同源自零差相干可以在光信号探测前实现有效的“光域载波恢复”,从而有望在系统中采用低成本非制冷的分布式反馈(DFB)激光器和波特率采样接收机。在空分架构中,信号光与导频光传输引入的相对延时会导致一个性质独特的相位噪声,其概率密度的分布特性限制了系统可容忍激光线宽与相对延时积的大小,而其微分对应频率调制噪声的有色性则提供了一种高精度、大动态范围的在线相对延时估计方法,为充分发挥同源自零差相干技术架构优势提供了可靠的保障。自动偏振控制调控技术可用于实现偏分架构中导频和信号的分离,亦可用于规避空分架构偏振分集探测时的功率衰落问题。此外,基于自动偏振控制的同源自零差相干技术为高速、对称的双向互连架构提供了一种全新的低成本解决方案,仅采用单个自动偏振控制器即可实现双向偏振锁定,可进一步降低单纤偏分双向架构的器件成本以及实现无需多入多出(MIMO-free)均衡的双纤架构,且数字信号处理(DSP)仅剩单入单出均衡和前向纠错。这使得基于自动偏振控制的同源自零差相干技术可以为高性能、低成本、DSP-free的双向高速互连提供一种极富前景的方案。本文介绍了同源自零差相干光传输系统的类型、优势、挑战及解决方案,综述了本团队在关键的自动偏振控制技术、在线相对延时估计技术,以及基于自动偏振控制的至简DSP同源自零差相干传输技术方面的系列成果。
光通信 自零差 相干通信 偏振控制 
中国激光
2022, 49(12): 1206002
黄嘉豪 1,2徐刚毅 1,3,*
作者单位
摘要
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室,上海 200083
2 中国科学院大学,北京 100049
3 国科大杭州高等研究院,物理与光电工程学院,浙江 杭州 310024
太赫兹量子级联激光器作为目前产生太赫兹激光的最有效手段之一,如何提升其性能表现一直是科学界所关注的重点。本篇综述将从光电调控的角度,阐述目前太赫兹量子级联激光器的性能进展。从激光器有源区设计原理开始,介绍几种新的有源区设计,再从谐振腔的角度介绍一系列新的结构,并展示他们对于功率和光束质量的提升。最后,阐述了太赫兹量子级联激光器在偏振调控和频率调谐的最新进展。
太赫兹 量子级联激光器 激光功率 光束质量 偏振调控 频率调谐 Terahertz quantum cascade lasers laser power beam quality polarization control tuning 
红外与毫米波学报
2022, 41(1): 012
作者单位
摘要
华侨大学信息科学与工程学院, 福建 厦门 361021
采用激光二极管(LD)来泵浦Yb∶YAG板条晶体被动调Q双波长激光器,开展可控激光输出偏振态的实验研究。实验搭建紧凑的V型谐振腔,通过调节输出镜(OC)的倾角可以实现激光输出从0°水平线偏振到90°垂直线偏振的切换。通过实验设计可以得出最终的输出偏振态取决于腔内的附加相位差,当腔内附加相位差为π时,输出偏振由水平偏振向垂直偏振切换。实验结果表明:当OC倾角的变化量约为3.6 mrad时,线偏振态从水平偏振切换至垂直偏振,水平线偏振的消光比最优为28.98 dB,垂直线偏振的消光比最优为25.96 dB;在泵浦功率为18.42 W时,获得了1.66 W的平衡双波长激光输出,对应的脉冲宽度为42.6 ns。
激光器 被动调Q 板条激光 偏振控制 双波长输出 
光学学报
2022, 42(8): 0814003
作者单位
摘要
1 西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西 西安 710048
2 陕西省智能协同网络军民共建重点实验室,陕西 西安 710126
本文对两种三维强拓扑绝缘体分界面的反射极化现象进行了研究,得到了线偏振光完全转化的普适性充要条件。通过分析分界面的直接反射率、交叉反射率以及极化转化率,发现该模型利用现有的拓扑绝缘体材料就可以实现线极化波的完全转变,突破了需要新的较小介电常数的拓扑绝缘体材料才能完全转化的限制。该转化过程可以利用克尔旋转角进行验证,并给出了实现超强角稳定性的极化转化器件的设计思路。这为拓扑绝缘体在极化器件方面的应用提供了理论依据。
拓扑绝缘体 极化转变 极化控制 topological insulator polarization conversion polarization control 
光电工程
2021, 48(2): 200102

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