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激光器

上海光機(jī)所大負(fù)色散耗散孤子光纖激光器研究取得進(jìn)展

來(lái)源:光行天下2020-11-06 我要評(píng)論(0 )   

近期,中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率光纖激光技術(shù)實(shí)驗(yàn)室在大負(fù)色散耗散孤子光纖激光器方向的研究中取得進(jìn)展。通過(guò)一種九字形光纖激光器結(jié)合啁啾光纖光柵,獲...

近期,中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率光纖激光技術(shù)實(shí)驗(yàn)室在大負(fù)色散耗散孤子光纖激光器方向的研究中取得進(jìn)展。通過(guò)一種九字形光纖激光器結(jié)合啁啾光纖光柵,獲得工作在大負(fù)色散區(qū)域耗散孤子脈沖,并通過(guò)數(shù)值仿真揭示大負(fù)色散耗散孤子的工作機(jī)制,相關(guān)研究成果發(fā)表在Optics Letters上。


耗散孤子光纖激光器已被證實(shí)是一種獲得高單脈沖能量、高峰值功率的超快激光脈沖的有效手段。目前,多數(shù)報(bào)道的耗散孤子光纖激光器工作在正色散區(qū)域。因此,是否能在大負(fù)色散區(qū)域獲得高性能的耗散孤子是一個(gè)值得研究的課題。

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圖1.九字腔大負(fù)色散耗散孤子光纖激光器實(shí)驗(yàn)裝置圖


研究人員實(shí)驗(yàn)搭建一個(gè)九字形光纖激光器,該激光器是一種新型的非線性放大環(huán)形鏡鎖模光纖激光器,具有全保偏結(jié)構(gòu),腔內(nèi)插入一個(gè)不可逆的移相器器以促進(jìn)鎖模操作的自啟動(dòng)。由于普通單模光纖在1 μm波段呈現(xiàn)正色散特性,所以該研究在九字腔的單臂結(jié)構(gòu)中加入一個(gè)啁啾光纖光柵,使得腔內(nèi)的總色散處于大負(fù)色散區(qū)域。通過(guò)調(diào)節(jié)泵浦功率,可獲得單脈沖能量為3.5 nJ,脈沖寬度為7.9 ps,重復(fù)頻率為26.4 MHz的耗散孤子輸出。與傳統(tǒng)正色散耗散孤子不同,該報(bào)道的大負(fù)色散耗散孤子的光譜呈現(xiàn)雙曲正割形狀,且半高全寬僅為0.17 nm。


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圖2.大負(fù)色散耗散孤子光纖激光器輸出脈沖性能指標(biāo)(a)光譜圖(b)脈沖序列(c)頻譜圖(d)自相關(guān)信號(hào)


研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)基于金茲堡-朗道方程和分步傅里葉法的數(shù)值模擬,表明大負(fù)色散耗散孤子形成機(jī)制中伴隨著三種不同的“呼吸”作用,分別為時(shí)域呼吸、頻域呼吸和啁啾呼吸。與正色散耗散孤子相比,啁啾呼吸是該報(bào)道的大負(fù)色散耗散孤子的特有機(jī)制。由于這種啁啾呼吸機(jī)制的存在,輸出的脈沖光譜寬度才能保持在較窄的0.17 nm。這種具有窄光譜特性、小于10 ps脈沖寬度的耗散孤子激光器兼具耐高低溫變化、易自啟動(dòng)、小型化和成本低等特點(diǎn),是后續(xù)超快脈沖固體放大的理想光纖種子源,可為微納加工、精密硬脆材料加工等應(yīng)用方向提供解決方案。


研究工作獲得國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。

論文鏈接:https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-45-20-5768


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