1 天津大学精密仪器与光电子工程学院超快激光实验室,天津 300072
2 天津大学佐治亚理工深圳学院,广东 深圳 518055
基于掺Yb3+光纤和掺Yb3+晶体的飞秒激光器输出的飞秒激光脉冲具有较高的脉冲能量和平均功率,被广泛应用于科研和工业生产;但受Yb3+增益介质增益带宽的限制,输出脉冲宽度很难小于300 fs。利用飞秒激光脉冲在多层薄板中的自相位调制效应,分别对基于掺Yb3+光纤和掺Yb3+晶体的飞秒激光器输出的飞秒激光脉冲进行非线性压缩。通过优化非线性压缩装置的各项参数,实现了对低能量、窄脉宽和高能量、宽脉宽脉冲的非线性压缩,分别获得了脉冲能量为64 μJ、脉冲宽度为42 fs和脉冲能量为315 μJ、脉冲宽度为79 fs的飞秒激光脉冲输出,第一级非线性压缩效率均超过80%,整体压缩效率分别为53%和65%。
激光器 飞秒激光脉冲 自相位调制 非线性压缩 光谱展宽
1 西南技术物理研究所, 成都 610041
2 空军装备部, 成都 610041
为了探究四波混频非线性过程对高功率掺镱光纤激光光谱展宽特性的影响, 采用纤芯和内包层直径分别为20 μm和400 μm的掺镱光纤作为增益介质, 基于四波混频非线性过程建立掺镱光纤激光光谱分析模型, 分析了抽运功率、抽运波长、中心波长和注入模式数参数变化对掺镱光纤激光光谱展宽特性的影响, 得到了1080 nm激光的输出光功率谱以及输出激光线宽随各参数变化的曲线。结果表明, 四波混频非线性过程中, 抽运功率的增大会导致掺镱光纤激光输出光谱线宽展宽; 不同抽运波长抽运的输出光谱线宽展宽速率不同; 不同中心波长的输出激光光谱展宽程度相近; 掺镱光纤激光光谱线宽随着注入模式数增加逐渐展宽。该分析结果为掺镱光纤激光光谱展宽特性研究提供了理论支持, 对高功率光纤激光的工程应用有一定的参考意义。
激光器 非线性光学 掺镱光纤激光 四波混频 光谱展宽特性 lasers nonlinear optics ytterbium-doped fiber laser four-wave mixing spectral broadening properties
1 上海交通大学电子信息与电气工程学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室,上海 200240
2 杭州爱鸥光学科技有限公司,上海 200240
高功率窄线宽连续光纤激光器在科学研究、工业加工和**功防领域具有广泛的应用价值。在保证激光器输出质量的前提下,不断提升输出功率是高功率激光器不懈追求的关键目标之一。受激布里渊散射效应是制约激光功率提升的关键因素之一,本文针对受激布里渊散射效应展开,重点介绍基于光谱展宽的非线性效应抑制方法的不同方案与效果,综述利用相位调制展宽种子源光谱的发展历程,分析当前存在的问题并展望该技术的发展前景。
激光器 高功率窄线宽连续光纤激光器 光谱展宽 相位调制 受激布里渊散射效应 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1500001
1 中国科学院上海光学精密机械研究所 强场激光物理国家重点实验室,上海 201800
2 国科大杭州高等研究院 物理与光电工程学院,浙江 杭州 310024
3 中国科学院大学 材料与光电研究中心,北京 100049
4 华中科技大学 光学与电子信息学院,湖北 武汉 430074
准二维Ruddlesden?Popper(R?P)卤化物钙钛矿具有优越的光电特性,在太阳能电池、发光二极管、激光器等光电器件中受到广泛关注,但严重影响载流子的弛豫和传输特性的激子?声子之间的相互作用还未得到充分揭示。与广泛研究的三维钙钛矿结构相比,准二维钙钛矿存在天然形成的量子阱结构,具有更大的激子结合能,激子效应更加明显,但对其激子?声子相互作用的研究仍然较少。因此,我们通过溶液法制备了准二维R?P型钙钛矿(PEA)2Csn-1PbnBr3n+1薄膜,其增益系数高达~1 090.62 cm-1,获得了低阈值(~12.48 μJ/cm2)的放大自发辐射。基于此,我们通过变温荧光光谱(77~300 K)和瞬态吸收光谱技术研究了(PEA)2Csn-1PbnBr3n+1薄膜随温度变化的发光特性,以阐述其内部的激子?声子相互作用对其发光性能的影响。发现在低温域内(77~120 K),由激子?声子相互作用引起的带隙变化相对较弱,晶格热膨胀占主导地位;随着温度升高,激子?声子相互作用对带隙变化产生较大影响。另一方面,激子?声子相互作用会促使发光光谱线宽加宽,但我们在77~120 K的温度范围内观察到了反常线宽变窄现象,这归因于由局域化效应引起的多量子阱中的能量转移机制;直到120 K之后,激子?声子相互作用引起的谱线加宽才足以逆转这一趋势。本文对准二维钙钛矿的激子?声子相互作用的研究对于提高准二维钙钛矿光学性能及其发光应用具有指导价值。
激子-声子相互作用 准二维钙钛矿 光谱加宽 局域化效应 exciton-phonon interaction quasi-2D perovskite spectral broadening localization effects
北京控制工程研究所空间光电测量与感知实验室,北京 100190
调频连续波(FMCW)激光雷达具备同步高精度测距测速能力,在空间目标测量等领域中有重要应用前景。然而,目标高速运动导致雷达干涉中频信号发生频谱展宽,对测量精度形成了严重影响。为此,对FMCW激光雷达测量高速目标问题开展理论分析,建立了中频信号频谱的理论表述,利用频谱对称性的特征,提出了一种新型的基于频谱自卷积的中频频率解算算法。通过数值仿真进行验证,证实此算法可有效校正频谱展宽导致的测量误差,实现目标距离和速度的高精度测量,与传统方法相比,可在相同信噪比条件下实现测量精度三个数量级以上的提升。此算法运算量小,抗噪声干扰能力强,且应用前景广阔,对于推进FMCW激光雷达在空间碎片观测预警等空间技术领域的应用具有积极意义。
测量 激光雷达 调频连续波 频谱展宽 误差校正 中国激光
2023, 50(13): 1310003
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of High Field Laser Physics and CAS Center for Excellence in Ultra-intense Laser Science, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
3 Zhangjiang Laboratory, Shanghai, China
High-performance 86 μJ, 11.2 fs pulses with a spectrum range of 800–1050 nm are generated based on 1030 nm, 190 fs Yb femtosecond pulses by using multi-plate-based spectral broadening and filtering. Taking advantage of single beam configuration, the obtained pulses have excellent power and spectral stabilities. Since the output spectrum is obtained by spectrally filtering the broadened components, the temporal contrast of the output pulses is enhanced by at least four orders of magnitude. Together with the robust and simple setup, the proposed method is expected to be a competitive option for the generation of seed pulses for 10s–100s petawatt lasers.
pulse compression seed pulse spectral broadening temporal contrast High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(1): 010000e8
1 华中科技大学光学与电子信息学院,湖北 武汉 430074
2 华中科技大学武汉光电国家研究中心,湖北 武汉 430074
飞秒光学参量振荡器(OPOs)是一种高效灵活的波长转换系统,可以在传统激光增益介质无法有效工作的波段内产生超短脉冲激光。宽光谱超短脉冲激光光源在多分子检测、光学相干断层成像和超快科学等新兴领域具有重要的应用价值。通过相位匹配设计,非线性晶体可以获得极大的参量增益带宽。而如何利用大增益带宽的非线性材料,基于飞秒OPO来产生宽谱激光逐渐成为近几年的研究热点。本文综述了近些年国内外飞秒OPO腔内光谱展宽技术的研究进展,重点介绍了本课题组基于腔内光谱合束、啁啾脉冲振荡、腔内脉冲压缩等技术方案实现飞秒OPO宽谱输出的研究成果。
非线性光学 飞秒光学参量振荡器 光谱合束 啁啾脉冲 光谱展宽 脉冲压缩 中国激光
2022, 49(12): 1201004
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic Engineering and Optoelectronic Technology, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing210094, China
2 MIIT Key Laboratory of Advanced Solid Laser, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing210094, China
3 Department of Material Science and Engineering, University of California Los Angeles, Los Angeles, CA90095, USA
Suppressing nonlinear effects in high-power fiber lasers based on fiber gratings has become a hotspot. At present, research is mainly focused on suppressing stimulated Raman scattering in a high-power fiber laser. However, the suppression of spectral broadening, caused by self-phase modulation or four-wave mixing, is still a challenging attribute to the close distance between the broadened laser and signal laser. If using a traditional fiber grating with only one stopband to suppress the spectral broadening, the signal power will be stripped simultaneously. Confronting this challenge, we propose a novel method based on phase-shifted long-period fiber grating (PS-LPFG) to suppress spectral broadening in a high-power fiber master oscillator power amplifier (MOPA) laser system in this paper. A PS-LPFG is designed and fabricated on 10/130 passive fiber utilizing a point-by-point scanning technique. The resonant wavelength of the fabricated PS-LPFG is 1080 nm, the full width at half maximum of the passband is 5.48 nm, and stopband extinction exceeds 90%. To evaluate the performance of the PS-LPFG, the grating is inserted into the seed of a kilowatt-level continuous-wave MOPA system. Experiment results show that the 30 dB linewidth of the output spectrum is narrowed by approximately 37.97%, providing an effective and flexible way for optimizing the output linewidth of high-power fiber MOPA laser systems.
fiber optics component high-power fiber laser nonlinear effects phase-shifted long-period fiber grating spectral broadening High Power Laser Science and Engineering
2021, 9(3): 03000e39