1 西北大学 光子学与光子技术研究所，省部共建西部能源光子技术国家重点实验室，西安 710127
2 国家级光电技术与纳米功能材料国际联合研究中心，西安 710127
3 陕西省全固态激光及应用工程技术研究中心，陕西省光电子技术重点实验室，西安 710127
超短脉冲光纤激光器是激光器领域的一个重要分支，由于输出脉冲峰值功率高、脉冲宽度窄，吸引了大量科研工作者的关注。被动锁模技术是产生超短脉冲的常用手段，通过平衡谐振腔内色散与非线性，增益与损耗之间的相互作用来实现超短脉冲输出。深入理解被动锁模机制能够进一步推动超快光源的研究走向成熟。随着输出性能的逐步提升，超短脉冲光纤激光器的适用场景越来越丰富，能在不同领域发挥更加重要的作用。本文综述了目前光纤激光器中常用的几类被动锁模技术，包括：非线性光纤环形镜、非线性偏转旋转、低维纳米材料可饱和吸收体、非线性多模干涉以及最近涌现的Mamyshev振荡器和时空锁模等，阐述了各自的原理以及技术优势，并介绍了其在超短脉冲光纤激光器研究方面的最新进展。
光子学报
2022, 51(10): 1014003
实验研究了基于光纤布拉格光栅 (FBG) 的直接输出 1570 nm 单波长光纤激光器, 采用光纤耦合器搭建塞格纳克宽带反射器并与部分反射光纤光栅构建直腔激光器, 通过优化光栅反射率和输出方向实现了最高谐振效率为 24.42%、最大输出功率为 2.8 W、边模抑制比为 65 dB 的 1570 nm 光纤激光直接输出。通过增大腔长增加激光器谐振纵模数量, 从而基于纵模间的平均效应实现了 1570 nm 单波长光纤激光器的稳定无拍频输出, 进而利用该激光器作为掺铥光纤的泵浦源实现了 2 μm 波段光纤激光器被动锁模输出。
激光技术 中红外光纤激光器 光纤布拉格光栅 无拍频激光器 被动锁模 laser techniques mid-infrared fiber laser fiber Bragg grating beat-free laser passively mode-locking
红外与激光工程
2020, 49(12): 20201069
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 激光与光电子研究所，天津 300072
2 天津大学 光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
3 北京交通大学 电子信息工程学院，北京 100044
4 亚利桑那大学 光学科学学院，美国 亚利桑那州 85721
研究实现了基于半导体可饱和吸收体被动锁模的高重频全光纤掺镱皮秒脉冲激光器.种子源采取环形腔结构，当抽运功率为112 mW时，获得了稳定的锁模脉冲激光，其中心波长为1 064.1 nm，3 dB谱宽为3.6 nm，脉冲宽度为4.2 ps，重复频率为19.2 MHz.受限于谐振腔长度，光纤激光器重复频率很难得到进一步提高.因此设计并搭建了一种基于分束器和延时光纤的全新低损耗高重频脉冲调制器，将种子激光重复频率提高到1.2 GHz.该设计有效降低了脉冲在耦合过程中的能量损耗，为提高全光纤超短脉冲激光器重复频率提供了新途径.
掺镱光纤激光器 被动锁模 高重频脉冲调制器 超短脉冲 耗散孤子 Ytterbium doped fiber laser Passively mode-locking High-repetition-rate pulsed modulator Ultra-short pulse Dissipative soliton 光子学报
2019, 48(11): 1148015
中国科学技术大学光学与光学工程系, 安徽 合肥 230026
提出一种耗散孤子共振脉冲与随机啁啾脉冲可调的方波光纤激光器, 并搭建一个全光纤啁啾测量系统来研究其输出啁啾特性。实验结果表明,通过调节腔内偏振控制器可产生耗散 孤子共振脉冲和随机啁啾方波脉冲。耗散孤子共振脉冲光谱具有陡峭的边沿且光谱中央存在尖峰,脉冲中央部分 为较小的线性啁啾,边缘部分为较大的非线性啁啾。随机啁啾脉冲没有明确的啁啾分布,其光谱形状和光谱宽 度几乎不随抽运功率而变化。
激光技术 光纤激光器 被动锁模 啁啾 方波脉冲 laser techniques fiber laser passively mode locking chirp square-wave pulse
南京邮电大学 电子与光学工程学院 先进光子技术实验室, 南京 210023
为了实现波长可调谐被动锁模掺铥光纤激光器, 提出了基于激光腔随机双折射效应通过调节激光偏振态来改变被动锁模掺铥光纤激光器的工作波长的方法, 并进行了原理分析和实验验证。结果表明, 调节偏振控制器可实现在2010nm, 2019nm, 2024nm, 2050nm等多个中心波长处的锁模脉冲输出, 同时在单个中心波长附近, 还可以精密调谐。这种可调谐锁模激光器结构简单、可调谐性好, 对光通信、超快光学、医学、遥感技术和雷达等应用中光源的选择有一定的参考价值。
激光器 掺铥光纤激光器 被动锁模 波长可调谐 双折射 lasers thulium-doped fiber laser passively mode-locking wavelength tunability birefringence
1 中国科学院福建物质结构研究所, 福州 350002
2 中国科学院大学, 北京 100049
采用简化的孤子微扰模型方程组, 研究了注入锁定时被动锁模半导体激光器的时序抖动噪声特性.研究发现, 当注入锁定的耦合系数为10-3 ps-1时, 在100 kHz到10 GHz的频率范围内, 从锁模激光器的时序抖动噪声可从自由运转情况下的皮秒量级(3.83 ps)下降至几十飞秒.还讨论了主从锁模激光器的稳态相位差、注入耦合系数、线宽增强因子等参数对时序抖动噪声特性的影响.计算结果表明, 时序抖动对稳态相位差不敏感, 而耦合系数的变化对其则有显著影响; 此外, 线宽增强因子越小, 时序抖动噪声越小.
时序抖动噪声 注入锁定 被动锁模 半导体激光器 Timing-jitter noise Injection-locking Passively mode-locking Semiconductor lasers
1 国防科学技术大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
2 中国人民解放军63892部队, 河南 洛阳 471003
皮秒脉冲在超连续谱光源中具有重要应用，基于线形腔搭建了半导体可饱和吸收镜(SESAM)被动锁模皮秒脉冲掺镱光纤激光器，详细分析对比了激光器中所用光纤光栅的反射率、反射带宽以及SESAM的宏观特性参数对锁模激光器输出脉冲特性的影响。实验结果表明: 选择10%反射率和0.3 nm反射带宽的光纤光栅比较有利于激光器的稳定锁模；光纤激光器对SESAM参数的适用范围比较大，SESAM的非饱和损耗对激光器输出平均功率影响较大，SESAM的非饱和损耗越小，激光器输出脉冲的平均功率越高。
激光器 光纤激光器 被动锁模 半导体可饱和吸收镜 光纤光栅
报道了基于半导体可饱和吸收镜锁模的大模场面积双包层掺镱光子晶体光纤(PCF)激光器。激光器采用环形腔结构，腔内无色散补偿机理，使其工作在全正色散锁模状态，在耦合进入光子晶体光纤的功率为12.2 W时获得了脉冲宽度为3.3 ps，重复频率高达93.33 MHz的稳定锁模脉冲激光输出，中心波长为1027 nm，3 dB线宽为1 nm，在耦合进入光子晶体光纤的功率为14 W时获得最高输出功率150 mW，激光器可连续稳定工作2 h以上，没有出现失锁现象。在不同实验条件中，观察到调Q锁模和脉冲分裂现象，并分别给出了分析和解释。
激光器 光纤激光器 被动锁模 半导体可饱和吸收镜 环形腔
1 北京工业大学激光工程研究院国家产学研激光技术中心, 北京 100124
2 天津大学化工学院, 天津 300072
报道了基于氧化石墨烯可饱和吸收体的类噪声脉冲拉曼光纤激光器。该激光器采用了一种由掺铒光纤谐振腔和拉曼光纤谐振腔构成的全光纤双环形腔结构。拉曼增益介质为长约700 m的商用硅基高非线性光纤。当半导体激光器的抽运功率为4.16 W时，得到了中心波长为1690.2 nm，重复频率为250 kHz，脉冲宽度为500 ns的稳定的脉冲激光，其信噪比为53 dB。
激光器 光纤激光器 受激拉曼散射 被动锁模 氧化石墨烯
