Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Advanced Optical Precision Manufacturing Technology of Guangdong Higher Education Institutes, Sino-German College of Intelligent Manufacturing, Shenzhen Technology University, Shenzhen 518118, China
2 College of Electronics and Information Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
A stable noise-like (NL) mode-locked Tm-doped fiber laser (TDFL) relying on a nonlinear optical loop mirror (NOLM) was experimentally presented. Different from the previous NL mode-locked TDFL with NOLM, the entire polarization-maintaining (PM) fiber construction was utilized in our laser cavity, which makes the oscillator have a better resistance to environmental perturbations. The robust TDFL can deliver stable bound-state NL pulses with a pulse envelope tunable from ～14.1 ns to ～23.6 ns and maximum pulse energy of ～40.3 nJ at a repetition rate of ～980.6 kHz. Meanwhile, the all-PM fiber laser shows good power stability (less than ～0.7%) and repeatability.
noise-like pulse all-polarization-maintaining fiber nonlinear loop mirror Tm-doped fiber laser Chinese Optics Letters
2021, 19(9): 091402
红外与激光工程
2020, 49(7): 20200112
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Advanced Optical Precision Manufacturing Technology of Guangdong Higher Education Institutes, Shenzhen Technology University, Shenzhen 518118, China
2 Key Laboratory of Optoelectronic Devices and System of Ministry of Education, College of Optoelectronic Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
3 Shenzhen Key Laboratory of Laser Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
4 Key Laboratory of Advanced Optical Precision Manufacturing Technology of Guangdong Higher Education Institutes, Shenzhen Technology University, Shenzhen 518118, China
We report on mode-locked thulium-doped fiber lasers with high-energy nanosecond pulses, relying on the transmission in a semiconductor saturable absorber (SESA) and a carbon nanotube (CNTs-PVA) film separately. A section of an SMF–MMF–SMF structure multimode interferometer with a transmission peak wavelength of ～2003 nm was used as a wavelength selector to fix the laser wavelength. When the SESA acted as a saturable absorber (SA), the mode-locked fiber laser had a maximum output power of ～461 mW with a pulse energy of ～0.14 μJ and a pulse duration of ～9.14 ns. In a CNT-film-based mode-locked fiber laser, stable mode-locked pulses with the maximum output power of ～46 mW, pulse energy of ～26.8 nJ and pulse duration of ～9.3 ns were obtained. To the best of our knowledge, our experiments demonstrated the first 2 μm region ‘real’ SA-based dissipative soliton resonance with the highest mode-locked pulse energy from a ‘real’ SA-based all-fiberized resonator.
high pulse energy mode-locking nanosecond pulse Tm-doped fiber laser High Power Laser Science and Engineering
2020, 8(2): 02000e14
1 厦门大学嘉庚学院 信息科学与技术学院,福建 漳州 363105
2 长春理工大学 空间光电技术国家地方联合工程研究中心,吉林 长春 130022
设计了一种基于色散管理的掺铥光纤激光器。通过调节泵浦功率以及腔内偏振态，首先实现了稳定的展宽脉冲输出，中心波长和脉冲宽度分别为1 939.4 nm和482 fs。最大输出功率为15 mW，对应的单脉冲能量为0.52 nJ。增加泵浦功率到645 mW时，通过适当调节偏振控制器可以实现类噪声脉冲锁模，中心波长为1 940.1 nm。所实现的锁模脉冲具有飞秒量级的尖峰以及皮秒量级的基底。最大输出功率为20.4 mW，相对应的单脉冲能量为0.7 nJ。相比于传统孤子，采用色散管理所实现的锁模脉冲具有更高的脉冲能量。此外，所设计的掺铥光纤激光器可作为理想的主振荡功率放大以及啁啾脉冲放大结构的种子源，进一步提高脉冲能量，拓展2 μm高能光纤激光器的实际应用。
掺铥光纤激光器 色散管理 展宽脉冲 类噪声脉冲 Tm-doped fiber laser dispersion management stretched-pulse noise-like pulse
1 中国科学院上海光学精密机械研究所，上海 201800
2 中国科学院大学，北京 100049
掺铥光纤激光器(Tm-Doped Fiber Laser, TDFL)具有结构 紧凑、散热性能优良、光束质量好、非线性效应阈值高 等优点，其量子转换效率在理论上可达200%。TDFL产 生的1.7 ～ 2.1 m激光在多个领域具有广泛应用。简 要介绍了Tm3+离子的吸收谱和能级结构、TDFL三种泵浦方式的优 缺点以及国内外高功率TDFL的研究进展，并就其未来发展给 出了初步看法。
掺铥光纤激光器 泵浦方式 高功率 Tm-doped fiber laser pumping method high power
1 西北核技术研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室, 陕西 西安 710024
2 中国科学院上海光学精密机械研究所 空间激光信息技术研究中心, 上海 201800
利用1 550 nm光纤激光器搭建了一个同带泵浦环形腔掺铥光纤激光器, 并对其光谱输出特性进行了研究。在1 550 nm激光泵浦下, 1.6 m掺铥光纤自发辐射谱覆盖1 800~1 900 nm范围, 3 dB带宽大于60 nm; 通过在腔内插入隔离器, 获得了线宽小于0.2 nm的激光输出, 中心波长在1900 nm附近; 进一步在腔内加入FP腔, 获得了可调谐的窄线宽输出, 光谱调谐范围达60 nm, 覆盖从1 840~1 900 nm的光谱范围, 激光线宽仅为0.07 nm。另外, 在腔内使用通信波段用FP腔, 同样获得了较宽调谐范围的窄线宽输出。输出光谱分为1 820~1 850 nm和1 865~1 915 nm两个区域, 调谐范围共达80 nm。结合使用2 000 nm FP腔的可调谐光谱范围, 该激光器在1 820~1 915 nm的范围都可以获得激光输出, 与掺铥光线的自发辐射谱基本相符。
掺铥光纤激光器 波长可调谐 窄线宽 Tm- doped fiber laser wavelength tuning narrow linewidth 红外与激光工程
2016, 45(12): 1205002
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
报道了平均功率超过百瓦的单频掺铥全光纤结构主振荡功率放大器。使用线宽小于100 kHz、中心波长为1.97 μm的单频种子源进行级联放大, 主放大器的斜率效率为50%。监测放大器的回光功率和光谱, 没有发现受激布里渊散射以及其他非线性效应。通过增加泵浦功率, 可以获得更高功率的掺铥单频放大输出。
单频激光 中红外激光 全光纤结构主振荡功率放大器 掺铥光纤激光器 single-frequency laser mid-infrared laser all-fiber MOPA Tm-doped fiber laser 强激光与粒子束
2014, 26(2): 020101
Author Affiliations
Abstract
College of Optoelectronic Science and Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
We demonstrate a monolithic single frequency Tm-doped fiber amplifier with output power of 51.5 W. A single frequency fiber laser at 1.97 $\mathrm {\mu} $m is amplified by a cascaded master oscillator power amplifier (MOPA) system with all-fiber configuration. The optical-to-optical conversion efficiency of the main fiber amplifier is 45%. No amplified spontaneous emission (ASE) or stimulated Brillouin scattering (SBS) effect is observed in the fiber amplifier. The output power could be further scaled by launching more pump power.
Single frequency Tm-doped fiber laser fiber MOPA monolithic configuration. High Power Laser Science and Engineering
2013, 1(3-4): 3-43-4000123
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 西安 710119
2 西安应用光学研究所，西安 710065
3 中国科学院研究生院，北京 100049
为了实现掺Tm光纤激光器的高功率连续运转，需要解决半导体激光器输出的低光束质量泵浦光到增益光纤包层的高效耦合问题，以及增益光纤的热管理问题.利用柱面透镜组成的望远镜光学系统对半导体激光器输出泵浦光束进行扩束，使其水平方向的光束发散角获得降低，利用45°反射切割镜对扩束后的光束进行切割，经整形处理后水平方向的光束参量积为 84 mm·mrad，实现了约70%的光纤端面耦合传输效率.设计了两段增益光纤串联的结构，增加了泵浦光接收端面数，获得了528 W的可用泵浦功率.光纤的热管理方面，在泵浦光的输入端部(约250 mm)，采用了水冷金属热沉散热.基于该实验装置，利用总长度6.4 m的掺Tm增益光纤，获得了最高280 W的连续输出功率，激光中心波长2 015 nm，对应于耦合泵浦功率的斜率效率达55.6%.实验结果表明：通过对半导体泵浦光束的整形处理，可以提高光束对增益光纤的耦合传输效率；双光纤串联的结构在增加可用泵浦功率的同时，降低了光纤端部的热负载，并使整个光纤长度上的热分布更加均匀.
光束整形 掺Tm光纤激光器 分布泵浦 Beam shaping Tm-doped fiber laser Distributed pump
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
报道了全光纤结构主动锁模掺铥脉冲激光器，中心波长为1950 nm。利用电光相位调制器对光纤激光器进行腔内相位调制，获得了重复频率为11.884 MHz的主动锁模脉冲输出，脉宽为816 ps。改变泵浦功率、调制信号的频率和幅度，获得了重复频率为4~18 kHz的弛豫振荡调制稳定脉冲输出。锁模和弛豫振荡调制获得的输出脉冲能量波动低于7%。
掺铥光纤激光器 主动锁模 脉冲激光器 弛豫振荡 Tm-doped fiber laser active mode-locking pulse laser relaxation oscillation 强激光与粒子束
2013, 25(10): 2477
