1 河北工业大学电子信息工程学院，天津 300401
2 河北工业大学机械工程学院，天津 300401
3 郑州大学电气与信息工程学院，河南 郑州 450001
减速型有限能量Airy脉冲振荡拖尾形状和频谱受多个参数的影响，分别分析减速型有限能量Airy脉冲峰值功率、脉冲宽度、初始啁啾、截断系数和分布因子变化对异常波产生以及超连续谱的相干性和稳定性的影响。研究结果表明，减速型有限能量Airy脉冲参数变化能够对超连续谱中异常波起到调控作用并影响超连续谱的相干性和稳定性。此外，利用多目标粒子群算法对5个脉冲参数同时进行优化，将500次模拟输出孤子峰值功率平均值两倍作为判断异常波产生的标准，将产生异常波的个数及500次模拟输出孤子峰值功率分布作为优化目标，得到减速型有限能量Airy脉冲促进或抑制异常波产生的最佳脉冲参数，实现超连续谱中异常波的可控产生。
超连续谱产生 Airy脉冲 异常波 多目标粒子群算法 目标优化 激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0319001
1 南开大学现代光学研究所，天津 300350
2 天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室，天津 300350
3 天津市光电传感器与传感网络重点实验室，天津 300350
超快激光在透明介质传输中会导致长程无衍射传输的成丝现象。伴随着丰富的非线性光学效应，激光脉冲光谱会被极大展宽，覆盖从微波到紫外的超宽范围，被称为超连续谱。飞秒光丝辐射超连续谱具有宽光谱、高方向性和可调谐等优势，在吸收光谱检测、远程气体检测、脉冲压缩和少周期脉冲形成等领域中具有重要应用，近年来被广泛关注，并取得一系列研究成果。基于此，围绕飞秒光丝辐射超连续光谱，从物理机制到调控方法，系统梳理了该领域的研究历程及最新进展。
非线性光学 飞秒激光成丝 超连续谱产生 超连续调控
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
实验展示了一种双色被动同步的全保偏光纤激光器, 该激光器可产生宽带光谱有望用于相干反斯托克斯拉曼散射光谱探测。激光器由掺镱与掺铒的光纤激光器组成, 采用注入式被动同步的方式, 在150 μm腔长失配距离内获得稳定的被动同步状态。其中掺铒激光器由高非线性光纤光谱展宽至1000~1700 nm, 与掺镱激光器输出光在空间中合束后通过和频晶体产生和频信号。被动同步双色光纤激光器可作为相干反斯托克斯拉曼散射的稳定、宽光谱探测超快光源, 有望实现宽光谱多个拉曼峰同时探测。
光纤激光器 激光同步 超连续谱产生 相干反斯托克斯拉曼散射 fiber laser laser synchronization supercontinuum generation coherent anti-Stokes Raman scattering
江苏师范大学物理与电子工程学院，江苏省先进激光材料与器件重点实验室，江苏 徐州 221116
近年来迅速发展的中红外高功率激光技术迫切需要具有输出光束质量高、质量轻、结构紧凑等特性的中红外光纤介质，用于实现激光产生、传输等。在中红外玻璃中，硫系玻璃具有最宽的透光范围；同时，硫系玻璃又具有最高的折射率和非线性折射率系数，因此它们被认为是理想的产生和传输中红外激光的光纤基质。然而，硫系玻璃网络结构由弱化学键组成，使得硫系玻璃光纤具有较低的激光损伤阈值，这与高功率激光应用需求相矛盾。在不牺牲光纤输出光束质量的前提下，大模场光子晶体光纤技术是优选的实现功率提升的技术方案。本文首先介绍了中红外激光的高功率应用需求和中红外光纤材料低激光损伤阈值之间存在的矛盾，继而对面向中红外高功率激光应用的超大模场硫系玻璃光子晶体光纤的发展进行了综述，详细描述了超大模场硫系玻璃光子晶体光纤设计、制备、材料选择、光纤性能表征等过程，并对其应用前景和存在的技术瓶颈进行了讨论和展望。结果表明，超大模场硫系玻璃光子晶体光纤有望被应用于百瓦级中红外高功率激光应用场景中。
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 脉冲功率激光技术国家重点实验室，湖南 长沙 410073
3 高能激光技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410073
高功率3~5 μm波段中红外超连续谱激光器在环境监测、生物医疗、测绘计量、**安全等领域有重要应用。在用于产生中红外超连续谱激光的非线性介质中，光纤易于实现大的非线性系数，且有效作用距离长、结构灵活、便于集成，得到了广泛研究。近年来，3~5 μm波段高功率中红外超连续谱光纤激光的技术方案日益丰富，性能指标逐步提升。总结了光谱覆盖3~5 μm的中红外超连续谱光纤激光的发展现状，并对其发展趋势进行了展望。
王莹莹 1张楠 2张培晴 1,3,4,5王训四 1,3,4,5戴世勋 1,3,4,5,*
1 宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室，浙江 宁波 315211
2 南京大学电子科学与工程学院，江苏 南京 210093
3 浙江省光电探测材料及器件重点实验室，浙江 宁波 315211
4 先进红外光电材料及器件浙江省工程研究中心，浙江 宁波 315211
5 红外材料及器件研究浙江国际科技合作基地，浙江 宁波 315211
制备了具有全正色散特性的Ge-As-Se-Te双包层拉锥光纤，并研究了其中的红外超连续谱输出特性。所采用的拉锥光纤的纤芯直径为12 μm，外包层直径为108 μm，锥区长度为9.8 mm。利用6 μm的飞秒激光泵浦10 cm长的拉锥光纤，获得了1.5～14.3 μm的超连续谱输出。与同样纤芯直径的单包层拉锥光纤相比，双包层结构不仅增强了光纤的机械强度，还减少了泵浦能量在锥区的损耗，进一步拓宽了超连续谱的宽度。模拟计算结果表明，该超连续谱具有高的相干性。
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室, 上海 200062
3 华东师范大学重庆研究院, 重庆 401121
4 济南量子技术研究院, 山东 济南 250101
实验研究了基于超连续谱滤波的可调谐双色同步皮秒脉冲产生技术,将全保偏掺铒锁模光纤激光器输出的脉冲分为两路,其中一路耦合到高非线性光纤,获得了覆盖掺镱光纤发射谱带的超连续谱,通过结合窄带可调谐滤波器和全保偏掺镱放大器,实现了平均功率为70 mW,脉冲宽度为4.0 ps,中心波长为1025~1055 nm的可调谐脉冲。掺铒光纤激光器的另一路输出光经过窄带滤波器和掺铒光纤放大器,实现了中心波长为1580 nm,平均功率为200 mW,脉冲宽度为4.2 ps的激光输出。上述基于超连续谱滤波的可调谐双色皮秒脉冲具有良好的同步特性,可以作为相干反斯托克斯拉曼散射的泵浦光和斯托克斯光。研究发现,选取超连续谱平坦位置的光谱成分作为掺镱放大器的种子光时,脉冲幅值及平均功率抖动更小,相对强度噪声更低。
光谱学 超连续谱产生 相干反斯托克斯拉曼散射 激光同步
吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室, 吉林 长春 130012
中红外波段光纤激光光源在基础科学研究、光通信、生物医疗、环境监测以及**安全领域有着重要应用。超连续谱(SC)激光光源和稀土离子掺杂光纤激光器是目前研究得较多的两类中红外波段激光光源。面向该类光源的应用需求,笔者研究组经过大量实验探索,筛选出一种具有较高稳定性和较高损伤阈值的氟碲酸盐玻璃光纤,并利用其作为非线性介质研制出了光谱范围覆盖0.6~5.4 μm宽带的SC激光光源和平均功率约为20 W、光谱范围覆盖1~4 μm的SC激光光源;制备出具有较强抗潮解能力的Ho
3+离子掺杂AlF3基玻璃光纤,并利用其作为增益介质,获得了波长约为2868 nm的激光输出;研制出具有较低声子能量的Ho
3+离子掺杂InF3基玻璃光纤,并利用其作为增益介质,获得了波长约为2875 nm的激光输出。总结了氟碲酸盐玻璃光纤、AlF3基玻璃光纤和InF3基玻璃光纤的特点及相应激光器的研究进展。
光纤光学 激光材料 中红外激光 超连续谱产生 稀土掺杂材料 激光与光电子学进展
2019, 56(17): 170604
上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093
飞秒光学频率梳是当今激光技术领域的重要研究方向。实验基于非线性放大环形镜 (NALM)锁模激光器实现了全保偏光纤结构的掺铒光学频率梳。在基于 NALM锁模的光纤激光器内部加入非互惠相移器，降低了锁模阈值，实现了超短脉冲激光器的自启动。经过脉冲放大和压缩，脉冲的峰值功率可达 61.3 kW。将此高功率超短脉冲注入 55 cm的保偏高非线性光纤 (PM-HNLF)中，激光器的输出光谱被拓展至一个倍频层 (1 030～2 200 nm)。辅以 f-2f自参考探测技术，成功探测到了信噪比高达 40 dB、线宽为 40 kHz的载波包络偏频信号 (f0)。此外，通过使用两套电路反馈系统，将 f0信号与激光器重复频率信号 (fr)的频率抖动量分别降低至 521.71 mHz和 240 μHz，实现了相位稳定的掺铒光学频率梳。
光学频率梳 全保偏光纤 光纤激光器 超连续谱产生 频率锁定 optical frequency comb all polarization-maintaining fiber fiber lasers supercontinuum generation frequency stabilization
