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超強激光科學卓越創新簡報

(第三十八期)

20198月15日

上海光機所在鎖模拉曼光纖激光器研究方面取得進展

  近日,上海光機所高功率光纖激光技術實驗室在鎖模拉曼光纖激光器研究方面取得新進展。采用全保偏的非線性光學環形鏡鎖模,獲得高性能線偏振耗散孤子拉曼激光輸出,激光脈沖的時域穩定性大幅度提高;在鎖模拉曼光纖激光器中引入脈沖峰值功率鉗制效應,實現了高能量的矩形脈沖輸出。 

  拉曼光纖激光器以光纖中的受激拉曼散射效應作爲增益機制,具有波長靈活的優勢。在拉曼光纖激光器中實現脈沖激光輸出,可以有效拓展脈沖激光的應用範圍。 

  在衆多基礎科學研究和生物醫療領域中往往需要特殊波長的超短脈沖激光爲線偏振。針對這一需求,課題組采用非線性光學環形鏡鎖模的方式搭建全保偏的激光器諧振腔,並在諧振腔內加入起偏元件來保證輸出激光的線偏振狀態。同時,研究人員根據光纖中的拉曼散射響應速度極快的特點,采用時域更爲穩定的放大自發輻射源作爲泵浦,並在諧振腔內引入耗散機制實現了拉曼耗散孤子輸出,有效提升了拉曼超快激光的整體性能。得到的拉曼超快激光脈沖重複頻率爲1.23MHz,最大的脈沖能量和最小的脈沖寬度分別爲1.23nJ63ps,射頻譜信噪比高達85dB。相關研究成果已發表在[Optics Express 27, 17905 (2019)]上。 

 

1 線偏振的拉曼耗散孤子輸出的射頻譜特性

原文鏈接 

  爲提高鎖模拉曼光纖激光器輸出脈沖能量,課題組在非線性光學環形鏡鎖模機制下,通過優化環形鏡長度引入脈沖峰值功率鉗制效應,使脈沖能量和脈沖寬度隨泵浦功率提升而增大且不會發生脈沖分裂。最終獲得了高能量的線偏振矩形拉曼脈沖輸出,輸出脈沖的最大能量爲64.1nJ,最大脈沖寬度爲25.1ps。與此同時,還觀察到了拉曼脈沖的時域形狀隨著泵浦功率提升而由普通矩形脈沖慢慢演化爲階梯狀矩形脈沖的現象。相關研究成果已發表在[Journal of Lightwave Technology 37, 1333 (2019)]上。 

2 矩形拉曼脈沖時域形狀與泵浦功率的關系

原文鏈接

  相關研究得到了國家自然科學基金和中國博士後科學基金的支持。 (高功率光纖激光技術實驗室供稿)

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