强激光与粒子束
2021, 33(11): 111009
特种光纤与光接入网重点实验室，特种光纤与先进通信国际合作联合实验室，上海先进通信与数据科学研究院，上海大学，上海 200444
本文提出了一种可以实现光纤高阶模式(HOM)在激光腔内振荡的锁模掺镱光纤激光器。通过使用一对级联的模式选择耦合器(MSC)作为有效的模式转换器，获得光纤锁模激光腔内HOM产生。其中，制备的MSC中心波长为1064 nm，可实现80 nm的模式转换带宽和94%的高阶模式纯度。通过搭建掺镱锁模光纤激光器，实验获得了3 dB谱宽7.4 nm、脉冲重复频率10.9 MHz、射频信噪比55 dB的锁模脉冲激光，输出功率的斜率效率为2.3%。实验证明，这种方法可在激光器内部通过模式级联转换，且能参与腔内锁模过程获得脉冲HOM激光。
模式选择耦合器 高阶模式 掺镱光纤 锁模光纤激光器 mode-selective couplers high-order mode Yb-doped fibers mode-locking fiber lasers
上海大学特种光纤与光接入网重点实验室, 特种光纤与先进通信国际合作联合实验室, 上海先进通信与数据科学研究院, 上海 200444
对模式选择耦合器、声致光纤光栅等全光纤模式转换器件的工作原理进行总结,并结合锁模光纤激光器和模式转换器件的优势,简单高效地产生了超快矢量光束和涡旋光束,得到的超快高阶模式激光具有峰值功率高、模式纯度高等特点。实验证明了模式转换器件的快速响应特性和宽带模式转换特性,并指出了其未来的发展方向和应用前景。
光纤激光器 超快光学 高阶模式 模式选择耦合器 声致光纤光栅
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
空芯光子带隙光纤拥有优越的环境适应性, 但光纤中的高阶模使其在多种场合下的应用受到制约。利用光子带隙内高阶模式在小于截止波长时被强烈抑制, 而基模在该波段可以稳定存在的特性, 提出了实现单模传输的方法, 并通过实验验证了该方法的可行性。在此基础上仿真分析了包层参数对单模传输波段的影响, 计算结果表明, 单模传输波段的带宽随材料折射率的增加而增加, 折射率由1.445提高到2时, 带宽增加2.9倍; 相对倒角由0.2提高到0.8时, 单模传输波段的工作波长移动310nm以上。
空芯光子带隙光纤 有限元法 空间光谱分析成像 高阶模式 单模传输 hollowcore photonic bandgap fiber finite element method spatially and spectrally resolved imaging highorder mode singlemode propagation
北京大学 重离子物理研究所 核物理与核技术国家重点实验室, 北京 100871
基于超导器的连续波运行的高流强质子/氘束被越来越多的大科学装置所采用。在流强低于10 mA情况下, 用于加速低β段粒子的超导腔的高阶模影响基本可以忽略, 但是对于加速百mA强流的低β超导腔, 其高阶模损耗情况有待研究。近期北京大学设计并加工了一支β=0.09、运行频率162.5 MHz的超导半波长谐振腔, 用于研究非相对论低β超导半波长谐振腔加速100 mA强流质子束时可能涉及到的关键物理问题。重点研究了这支半波长谐振腔内部高阶模损耗的问题, 用时域和频域两种方法分别计算了腔的高阶模损失因子, 同时计算了考虑加工误差下腔内发生高阶模共振激发的概率。
半波长谐振腔 高阶模式 损失因子 共振激发 half wave resonator cavity high order mode loss factor coherent excitation 强激光与粒子束
2017, 29(8): 085102
1 西安交通大学 电子物理与器件教育部重点实验室, 西安 710049
2 西北核技术研究所 高功率微波重点实验室, 西安 710024
实现输出模式控制和纯化是过模相对论返波管振荡器物理设计的关键.结合数值仿真和粒子模拟,对一种宽间隙反射器过模相对论返波管内的同频高阶模式激励及其抑制进行了研究,结果表明:模式转换和激励是同频高阶模式的直接来源,合理优化慢波结构、反射器和二极管参数,抑制由工作模式向高阶模式的转化效率,调整由二极管区反射回束波互作用区的模式相位,实现了过模相对论返波管的高效率工作和高模式纯度微波输出;所设计的宽间隙反射器过模相对论返波管输出微波功率中TM01模式的比例高于98%,功率转换效率约40%,工作频率为9.87 GHz.
同频高阶模式 过模相对论返波管振荡器 宽间隙反射器 common-frequency high-order mode overmoded relativistic backward wave oscillator wide-gap reflector 强激光与粒子束
2015, 27(7): 073003
西南交通大学 信息科学与技术学院, 成都 610031
给出了工作在高阶模式下的同轴腔回旋管振荡器，在考虑竞争模式情况下的多模起振过程的数理模型和具体的数值计算方法。以此为基础编制的程序对一只工作于高阶模式TE42,22，频率为0.22 THz的同轴腔回旋管振荡器进行了多模非线性模拟研究。结果表明：在合适的腔体结构参数并考虑腔壁上的欧姆损耗情况下，竞争模式得到有效抑制，可以稳定地工作在单一模式，输出功率达0.87 MW，效率为22.8%，腔壁上的欧姆损耗低于其所能承受的最大值。
太赫兹 同轴腔回旋管 高阶模式 模式竞争 起振 terahertz coaxial-cavity gyrotron high-order mode mode competition startup 强激光与粒子束
2013, 25(11): 2939
国防科学技术大学光电科学与工程学院，湖南 长沙 410073
光纤同带级联抽运的特点是以高亮度激光作为抽运光，且抽运光与激光的波长比较接近，处于激活离子的同一能带内。它最大的优点是在光纤高功率放大时量子亏损小，可以较好地减小热效应的影响，同时能使用较短的光纤来避免非线性效应的发生。针对同带级联抽运技术在高功率光纤中的重要性，简单综述了国外掺镱、掺铒、掺铥、掺钬光纤同带级联抽运的实验研究。给出了掺镱光纤同带级联抽运的其他优点，如抑制大模场面积光纤的高阶模式增益以及减少铝硅酸盐掺镱光纤中的光子暗化影响,这些优点都有助于光纤高功率的放大。讨论了掺镱同带级联抽运技术在高功率双包层光纤激光中面临的主要问题及解决方法。
激光器 高功率光纤激光器 同带级联抽运 高阶模式增益 光子暗化 激光与光电子学进展
2011, 48(9): 091402
