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
作者单位
摘要
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海 200093
超透镜凭借其独特的优势逐渐取代或补充了传统的折光和衍射透镜,从而领先小型化高性能光学设备和系统。这种小型化有望带来紧凑的纳米级光学设备,应用于相机、照明、显示器和可穿戴光学。但在传统的超透镜设计中,几何相位通常需要左右旋圆偏振光的手性限制。为了使其不再局限于左旋圆偏振光(LCP)和右旋圆偏振光(RCP)入射,设计了基于几何相位的全介质超透镜,实现了线偏振光的近场聚焦,其与超表面滤光片主要输出波长(可见光波段)一致。采用有效时域差分法研究并验证了超透镜各变量对光场聚焦特性的影响,超透镜等其他超表面光学元器件前所未有的设计自由度将极大地扩大微光学和集成光学的应用领域。
几何相位 全介质超透镜 线偏振光聚焦 Pancharatnam-Berry phase all-dielectric metalens linearly polarized light focusing 
光学仪器
2023, 45(5): 53
作者单位
摘要
上海大学理学院物理系,上海 200444
运用经典系综方法研究了线偏振激光场和双色反旋圆偏振激光场中CO2分子非序列双电离的产量。结果表明:在激光强度较高的区域,双色反旋圆偏振激光场下CO2分子非序列双电离的产量高于线偏振激光场;在激光强度较低的区域,结果则刚好相反。这是因为当激光强度较低时,CO2非序列双电离产量的主要影响因素是抑制势垒,当激光强度较高时,由于抑制势垒发生扭曲,其产量主要受激光场结构的影响。
原子与分子物理学 非序列双电离 双色反旋圆偏振激光场 线偏振激光场 分子 产量 
光学学报
2023, 43(20): 2002001
作者单位
摘要
华中科技大学 武汉光电国家研究中心,武汉 430074
高功率窄线宽光纤激光器在相干合成、光谱合成以及非线性频率转换等领域发挥了重要的作用,吸引了大量国内外研究人员的广泛关注。近年来,华中科技大学武汉光电国家研究中心光纤激光技术团队持续进行优秀的国产化高功率窄线宽线偏振光纤激光技术的研究工作,2022年,课题组采用基于振荡器的种子源加自研的保偏掺镱光纤先后实现单正向1.2 kW和单反向3.2 kW的线偏振窄线宽光纤激光输出。近期,课题组进一步优化保偏掺镱光纤的掺杂组分,并改良振荡器种子源设计来抑制窄线宽保偏放大过程中的TMI和受激布里渊散射(SBS)效应,最终实现了输出功率4.1 kW的窄线宽线偏振全光纤激光输出。
掺镱保偏光纤 高功率窄线宽线偏振光纤放大器 振荡器种子源 polarization maintaining Yb-doped fiber high power narrow linewidth linearly polarized fiber amplifier fiber oscillator laser seed 
强激光与粒子束
2023, 35(9): 091004
作者单位
摘要
火箭军工程大学兵器发射理论与技术国家重点学科实验室,陕西 西安 710025
在基于保偏光纤的非通视方位传递系统中,针对经保偏光纤传输后出射光束直径太小的问题,可以引入扩束系统进行解决。透镜对偏振传输影响的研究是引入扩束系统的关键,但相关研究主要集中在对入射光不同偏振态单一因素的讨论。因此,以伽利略扩束系统为例,详细分析了透镜中偏振传输的过程,推导了含透镜参数的偏转角公式,仿真了透镜参数对偏转角的影响,最后验证了理论与实验结果的一致性。结果表明:透镜参数对偏振传输的影响使偏振方位角发生偏转,其中曲率半径与偏转角成反比关系;中心厚度与偏转角成线性关系;折射率和光斑半径与偏转角均成平方关系。该研究结果对在基于保偏光纤的非通视方位传递系统中引入扩束系统具有一定的指导意义。
线偏振光 透镜 扩束系统 方位传递 偏转角 
光学学报
2023, 43(20): 2006005
Author Affiliations
Abstract
1 Huazhong University of Science and Technology, Wuhan National Laboratory for Optoelectronics and School of Optical and Electronic Information, Wuhan, China
2 Optics Valley Laboratory, Wuhan, China
3 Boston University, Boston, Massachusetts, United States
Diverse spatial mode bases can be exploited in mode-division multiplexing (MDM) to sustain the capacity growth in fiber-optic communications, such as linearly polarized (LP) modes, vector modes, LP orbital angular momentum (LP-OAM) modes, and circularly polarized OAM (CP-OAM) modes. Nevertheless, which kind of mode bases is more appropriate to be utilized in fiber still remains unclear. Here, we aim to find the superior mode basis in MDM fiber-optic communications via a system-level comparison in air-core fiber (ACF). We first investigate the walk-off effect of four spatial mode bases over 1-km ACF, where LP and LP-OAM modes show intrinsic mode walk-off, while it is negligible for vector and CP-OAM modes. We then study the mode coupling effect of degenerate vector and CP-OAM modes over 1-km ACF under fiber perturbations, where degenerate even and odd vector modes suffer severe mode cross talk, while negligible for high-order degenerate CP-OAM modes based on the laws of angular momentum conservation. Moreover, we comprehensively evaluate the system-level performance for data-carrying single-channel and two-channel MDM transmission with different spatial mode bases under various kinds of fiber perturbations (bending, twisting, pressing, winding, and out-of-plane moving). The obtained results indicate that the CP-OAM mode basis shows superiority compared to other mode bases in MDM fiber-optic communications without using multiple-input multiple-output digital signal processing. Our findings may pave the way for robust short-reach MDM optical interconnects for data centers and high-performance computing.
fiber-optic communications mode-division multiplexing spatial modes linearly polarized modes vector modes linearly polarized orbital angular momentum modes circularly polarized orbital angular momentum modes air-core fiber fiber perturbations 
Advanced Photonics
2023, 5(5): 056003
闫平 1,2,*吴与伦 1,2李丹 1,2王祎 3[ ... ]巩马理 1,2
作者单位
摘要
1 清华大学精密仪器系光子测控技术教育部重点实验室,北京 100084
2 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室,北京 100084
3 清华大学未央书院,北京 100084
线偏振光纤激光器相比于随机偏振光纤激光器,在相干探测、相干合成、偏振合成及非线性频率变换等方面有广泛的应用,因此近年来受到特别关注。本文先对近几年国内外的线偏振光纤激光器研究成果进行简要总结,再针对该类激光器的偏振控制技术、光谱控制技术及光束质量控制技术进行归纳和评述。
线偏振光纤激光器 偏振消光比 掺镱光纤 光谱控制 光束质量 
光学学报
2023, 43(15): 1514001
韩莹莹 1陈盼盼 1王曼 1黄万霞 1,2[ ... ]石建平 1,2,*
作者单位
摘要
1 安徽师范大学物理与电子信息学院,安徽 芜湖 241000
2 光电材料科学与技术安徽省重点实验室,安徽 芜湖 241000
表面等离激元(Surface plasmon polaritons, SPPs)定向激发是片上集成光子系统研发的基础,利用悬链线超构表面来实现SPPs的定向激发调控是近年来的热点和前沿领域,但现有研究多针对圆偏振光,线偏振光SPPs的定向激发相对较少。本文设计了一个基于悬链线纳米粒子的超构表面来实现线偏振光SPPs定向激发。采用时域有限差分法计算了x偏振光入射下的光谱消光比曲线和电场分布,根据多级散射理论和惠更斯-菲涅尔原理解释了定向激发的物理机制。仿真结果显示,悬链线纳米粒子超构表面对线偏振SPPs的定向调控是有效的,峰值消光比可达27 dB(对应入射波长820 nm),10 dB以上带宽约为47 nm (798 nm~845 nm),该结果有助于悬链线多功能器件的研究与开发。
悬链线纳米粒子 超构表面 SPPs定向激发 线偏振光 catenary nanoparticle metasurface SPPs directed excitation linearly polarized light 
光电工程
2022, 49(10): 220105
作者单位
摘要
北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100192
为了研究大气湍流对不同波长激光传输特性的影响, 利用MATLAB对其进行了仿真, 设计湍流模拟箱进行实验, 将仿真和实验结果对比进行了理论分析和实验验证。对激光波前光强分布进行了观察与记录, 并对不同波长激光束在相同大气条件下的光束漂移和光强起伏做了测量与分析; 就大气湍流对线偏振光的偏振态影响进行了实验观测。结果表明, 随着大气湍流的增强, 激光波前光强分布容易受到明显的影响; 激光束的光强起伏随着波长的增大而减小, 其方差最高到达2.79×10-2, 而光束漂移则与波长无关, 方差最高到达9.11×10-12; 线偏振光受到湍流效应的影响, 其光强产生随机变化, 且随着湍流强度的提高, 变化程度更剧烈。实验测试数据结果与大气湍流理论相符合, 这对激光大气传输的研究具有一定的参考价值。
大气光学 大气湍流 光强闪烁 光斑漂移 线偏振光 atmospheric optics atmospheric turbulence intensity fluctuation spot centroid drift linearly polarized light 
激光技术
2022, 46(5): 708
作者单位
摘要
1 南京邮电大学 贝尔英才学院, 南京 210023
2 南京邮电大学 通信与信息工程学院, 南京 210023
3 南京邮电大学 理学院, 南京 210023
为了探究高能电子辐射与其初始位置间的关系, 依据拉格朗日方程构建了单个高能电子与高斯激光脉冲相互作用发生散射的模型, 并采用数值模拟的方法通过MATLAB获得了电子运动轨迹及散射光的空间辐射特性, 具体分析讨论了电子初始位置对空间能量辐射的影响。结果表明, 初始状态静止的高能电子经与线偏振紧聚焦强激光相互作用, 其在平面内沿+z方向先做振荡运动, 然后沿直线行进; 最大辐射能量及其辐射方向均受到电子初始位置的较大影响, 前者随电子初始位置朝z轴正向移动出现极大值, 而后者在方位角恒定的同时极角逐渐减小并最终稳定; 全空间最大辐射能量在电子初始位置位于(0,0,-7λ0)(λ0为激光波长)、极角和方位角分别为23.5°和180°时取得。此结果说明通过合理设置电子的初始位置可以获得强度尽可能大的辐射。
激光光学 空间辐射分布 数值模拟 线偏振激光 非线性汤姆逊散射 laser optics spatial radiation distribution numerical simulation linearly polarized laser nonlinear Thomson scattering 
激光技术
2022, 46(4): 556

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