作者单位
摘要
1 中国科学院半导体研究所 光电子器件国家工程研究中心, 北京 100083
2 中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京 100049
搭建了基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模的全保偏皮秒脉冲光纤激光器,对比分析了以多量子阱和体材料作为可饱和吸收层的SESAM对锁模激光器输出特性的影响。实验结果表明,多量子阱和体材料SESAM均可实现稳定的自启动锁模。随着量子阱周期数的增加,SESAM调制深度增大,激光器输出脉冲宽度变窄,具有更高的输出功率和更大的锁模区间。但量子阱周期数过高的SESAM具有较大非饱和损耗,使得相同泵浦功率下输出功率降低。在相同调制深度下,体材料SESAM的非饱和损耗偏大,降低了输出功率和光光转化效率,但对脉冲的窄化作用更显著。SESAM对输出脉冲的波长和光谱宽度无显著影响,主要受光纤布拉格光栅(FBG)控制。本文对SESAM的设计与选型具有一定指导意义。
光纤激光器 半导体可饱和吸收镜 超短脉冲 输出特性 fiber laser semiconductor saturable absorber mirror ultrashort pulse output characteristic 
发光学报
2024, 45(1): 149
Author Affiliations
Abstract
1 The University of Tokyo, Department of Bioengineering, Tokyo, Japan
2 The University of Tokyo, Department of Precision Engineering, Tokyo, Japan
3 The University of Tokyo, Medical Device Development and Regulation Research Center, Tokyo, Japan
4 Saitama University, Department of Electronics and Information Sciences, Saitama, Japan
Spatiotemporal shaping of ultrashort pulses is pivotal for various technologies, such as burst laser ablation and ultrafast imaging. However, the difficulty of pulse stretching to subnanosecond intervals and independent control of the spatial profile for each pulse limit their advancement. We present a pulse manipulation technique for producing spectrally separated GHz burst pulses from a single ultrashort pulse, where each pulse is spatially shapable. We demonstrated the production of pulse trains at intervals of 0.1 to 3 ns in the 800- and 400-nm wavelength bands and applied them to ultrafast single-shot transmission spectroscopic imaging (4 Gfps) of laser ablation dynamics with two-color sequentially timed all-optical mapping photography. Furthermore, we demonstrated the production of pulse trains containing a shifted or dual-peak pulse as examples of individual spatial shaping of GHz burst pulses. Our proposed technique brings unprecedented spatiotemporal manipulation of GHz burst pulses, which can be useful for a wide range of laser applications.
pulse stretching spatiotemporal shaping ultrashort pulse trains ultrafast imaging burst laser ablation transmission spectroscopic imaging 
Advanced Photonics Nexus
2024, 3(1): 016002
作者单位
摘要
1 广东工业大学 机电工程学院,广州 510006
2 广东工业大学 精密微电子制造技术重点实验室,广州 510006
为了研究自相似脉冲在Mach-Zehnder干涉仪的压缩特性,采用非线性薛定谔方程对自相似脉冲的演化和压缩进行了模拟,分析了基于级联单模光纤的Mach-Zehnder干涉仪的光纤参数对脉冲压缩的影响。结果表明,在不考虑高阶色散的情况下,当上臂的两种单模光纤长度分别为8.16 m和2.16 m、下臂的单模光纤长度为8.16 m时,获得半峰全宽为27.85 fs、峰值功率为1860.59 W、基座能量比例为10.241%的最佳压缩脉冲; 考虑高阶色散时,脉冲在单模光纤中传输呈现出峰值功率增大、基座增大的现象,且脉冲右移不利于输出基座较小的压缩脉冲; 当3阶色散系数小于0.001 ps3/km时,利用Mach-Zehnder干涉仪来压缩能获得质量较好的飞秒脉冲。该研究结果对于自相似脉冲的压缩研究具有一定的参考价值。
光纤光学 Mach-Zehnder干涉仪 自相似脉冲 超短脉冲 基座能量比例 单模光纤 fiber optics Mach-Zehnder interferometer self-similar pulse ultrashort pulse pedestal energy ratio single-mode fiber 
激光技术
2023, 47(6): 803
作者单位
摘要
1 江苏师范大学江苏省先进激光材料与器件重点实验室,江苏 徐州 221116
2 同济大学高等研究院物理科学与工程学院,上海 200092
钙钛矿结构的新型Tm∶GdScO3晶体具有平坦且宽带(>450 nm)的增益光谱,可以产生2 μm波段少周期激光脉冲。然而,目前该晶体的锁模激光特性,尤其是其各向异性的超短脉冲输出特性尚未明朗。采用b切的Tm∶GdScO3晶体作为增益介质,通过共振泵浦被动锁模技术,详细研究了其E//a发光方向的飞秒脉冲输出特性,实现了60 fs激光脉冲产生(约9个光学周期),激光中心波长为2034 nm,光谱半峰全宽为80 nm,时间带宽积为0.35,接近傅里叶转换极限。该研究证明了Tm∶GdScO3晶体是实现2 μm波段少周期飞秒脉冲的理想激光材料,所获得的飞秒激光在分子超快动力学、高分辨率分子光谱学等科学研究领域极具应用潜力。
固体锁模激光器 Tm∶GdScO3晶体 超短脉冲 
光学学报
2023, 43(22): 2214002
作者单位
摘要
固体激光技术重点实验室,北京 100015
利用啁啾脉冲增益饱和放大特性,搭建了一台基于泵浦分束结构的波长可调谐1 μm全保偏光纤超短脉冲激光器。该激光器由超短脉冲激光振荡器和超短脉冲激光放大器组成,控制注入到放大器的啁啾脉冲能量,使放大器处于增益饱和或非饱和状态,从而实现激光中心波长的精确调节。实验中,激光器可产生1030.0~1034.5 nm波长可调谐的超短脉冲激光,光谱带宽大于13.1 nm。在整个波长调谐范围内,放大脉冲激光的信噪比均大于55 dB,时域脉宽为7.1~7.5 ps。此外,得益于全保偏光纤架构,该1 μm超短脉冲光源表现出良好的长期稳定性,平均功率的相对抖动低至0.1%。该激光器产生的波长可调谐超短脉冲激光,能够精准匹配Yb∶YAG、Yb∶CaF2、Yb∶Lu2O3等晶体的发射峰,可为后续Yb∶YAG、Yb∶CaF2、Yb∶Lu2O3等大能量超短脉冲固体激光器提供紧凑、便捷、稳定的种子光源。
激光器 光纤激光器 超短脉冲 泵浦分束 波长可调谐 
中国激光
2023, 50(19): 1901002
作者单位
摘要
1 上海交通大学 物理与天文学院,上海 200240
2 上海无线电设备研究所,上海 201109
3 复旦大学 信息科学与工程学院,上海 200433
4 上海交通大学 李政道研究所,上海 200240
论证了单晶体光参量放大(OPA)过程在特定边界条件下满足频域宇称-时间(PT)反对称性。归一化的数值求解结果显示,OPA系统PT对称阈值点附近呈现增益跃变性质。对于存在位相失配的OPA,通过实时调控泵浦光强,即可控制系统PT对称性,论文基于相位失配OPA中可超快调控PT对称性的特性构建了超快光开关,一方面光开关与周期性幅度调制的泵浦光联合使用,可直接将连续激光转换为超短脉冲序列输出;另一方面,构建的光开关也可用于脉冲激光再压缩,有望用于中红外波等长波段超短种子源。论文提出的基于超快光开关直接产生超短脉冲序列的方案,由于不需要光学谐振腔,易于实现大于10 GHz的超高重复频率。
二阶非线性光学 光学参量放大 超短脉冲序列 非厄米哈密顿量 频域宇称时间反对称 quadratic nonlinear optics optical parametric amplification ultrashort pulse sequence non-Hermitian Hamiltonian spectral parity-time anti-symmetry 
强激光与粒子束
2023, 35(9): 091005
赵学谦 1,2刘志楠 1,2刘辉 1,2,*
作者单位
摘要
1 南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室,江苏 南京 210093
2 南京大学物理学院人工微结构科学与技术协同创新中心,江苏 南京 210093
具有莫尔角的光学莫尔晶格使能带平坦化,为激光超短脉冲的脉宽调控提供了新的思路。通过组合两种不同周期的光子晶格,构建3种人工合成莫尔角逐渐增大的光学莫尔晶格,实现了莫尔晶格能带的平坦化。通过理论分析莫尔晶格的能带色散,发现人工合成莫尔角较大的莫尔晶格具有丰富的群速度色散,这导致了脉宽的剧烈变化。实验上,使用自相关仪测量了超短脉冲经莫尔晶格后的脉宽。在理论和实验上证明了莫尔晶格对超短脉冲脉宽的精准调控。提出的莫尔晶格对激光脉冲压缩器件的研究具有重要意义。
光学莫尔晶格 超短脉冲 群速度色散 自相关仪 脉宽调控 
光学学报
2023, 43(20): 2032001
Yafei Wang 1†Yinggang Chen 1,2Shikai Wang 1,*Meng Wang 1[ ... ]Lili Hu 1,3,*
Author Affiliations
Abstract
1 Chinese Academy of Sciences, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Key Laboratory of Materials for High Power Laser, Shanghai, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
3 University of Chinese Academy of Sciences, Hangzhou Institute for Advanced Study, Hangzhou, China
4 South China University of Technology, School of Materials Science and Engineering, State Key Laboratory of Luminescent Materials and Devices, Guangzhou, China
Ultrashort pulses at 920 nm are a highly desired light source in two-photon microscopy for the efficient excitation of green fluorescence protein. Although Nd3 + -doped fibers have been utilized for 920-nm ultrashort pulse generation, the competitive amplified spontaneous emission (ASE) at 1.06 μm remains a significant challenge in improving their performance. Here, we demonstrate a coordination engineering strategy to tailor the properties of Nd3 + -doped silica glass and fiber. By elevating the covalency between Nd3 + and bonded anions via sulfur incorporation, the fiber gain performance at 920 nm is enhanced, and 1.06-μm ASE intensity is suppressed simultaneously. As a result, the continuous-wave laser efficiencies and signal-to-noise ratio at 920 nm by this fiber are significantly enhanced. Importantly, the stable picosecond pulses at 920 nm are produced by a passive mode-locking technique with a fundamental repetition rate up to 207 MHz, which, to the best of our knowledge, is the highest reported repetition rate realized by Nd3 + -doped silica fibers. The presented strategy enriches the capacity of Nd3 + -doped silica fiber in generating 920-nm ultrashort pulses for application in biophotonics, and it also provides a promising way to tune the properties of rare-earth ion-doped silica glasses and fibers toward ultrafast lasers.
rare-earth-doped fiber ultrashort pulse high repetition rate fiber laser 
Advanced Photonics Nexus
2023, 2(6): 066002
作者单位
摘要
中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
在电子产业、航空航天、医药、汽车、微机电器件等领域,精密微孔是器件、功能部件上的重要结构单元。当前超短脉冲激光精密微孔制备缺乏高稳定、体积小、低成本的旋切加工系统。针对一百到几百微米尺寸的精密微孔加工需求,设计了一种基于扫描振镜的超短脉冲激光旋切制孔光学系统,并对系统的反射像和公差进行了分析。通过采用摄远结构设计和对称设计,大幅缩短了系统镜头总长,设计结果为加工孔径范围100~400 μm,最大加工深径比10∶1。搭建了基于扫描振镜的超短脉冲激光旋切制孔光学系统,对制孔效果进行了实验验证,制孔结果显示,基于扫描振镜的超短脉冲激光旋切制孔光学系统能实现高精度的微孔制备。
超短脉冲激光 旋切制孔 微孔 镜头 摄远结构 公差分析 
光学学报
2023, 43(14): 1422003
作者单位
摘要
1 光电信息控制和安全技术重点实验室, 天津
2 中国人民解放军93046部队, 沈阳
作为光纤非线性效应中的一种, 孤子自频移效应由于其特殊的脉冲自持性而成为光纤中超短脉冲波长调谐的有效方式。从理论计算和实验验证角度对光纤中的孤子自频移效应进行研究, 基于广义非线性薛定谔方程对光纤中的孤子自频移效应进行仿真计算, 通过测量超短脉冲在保偏光子晶体光纤输出端的光谱对其进行实验分析, 理论和实验结果相符合, 均表明基于孤子自频移效应的超短脉冲波长可以实现大于300 nm的光纤反常色散区连续调谐。
孤子自频移 超短脉冲 波长调谐 光子晶体光纤 soliton self-frequency shift effect ultrashort pulse wavelength tuning photonic crystal fiber 
光电技术应用
2023, 38(1): 28

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