自相似锁模超短脉冲掺铒光纤激光器

赵辉; 王蓟; 夏敬华; 王国政; 叶海钦; 薛明昆; 刘诗晗; 贾惟元

doi:10.37188/CJL.20240231

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

自相似锁模超短脉冲掺铒光纤激光器

器件制备及器件物理 | 更新时间：2025-02-20

- 自相似锁模超短脉冲掺铒光纤激光器
  增强出版
- Self-similar Mode-locked Ultrashort Pulse Erbium-doped Fiber Amplifier
- 发光学报 2025年46卷第1期页码：110-116
- 作者机构：
  
  长春理工大学物理学院，吉林长春 130022
- 作者简介：
  
  [ "赵辉（2000-），男，山东潍坊人，硕士研究生，2022年于青岛理工大学获得学士学位，主要从事光纤激光器及放大器方面的研究。" ]
  [ "王蓟（1978-），女，山东青岛人，博士，教授，2007年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得博士学位，主要从事光纤激光器及放大器方面的研究。" ]
- 基金信息：
  
  吉林省科技厅国际合作项目(20220402021 GH)
- DOI：10.37188/CJL.20240231
  中图分类号： TN248.4
- CSTR：32170.14.CJL.20240231
- 收稿日期：2024-09-27，
  
  修回日期：2024-10-16，
  
  纸质出版日期：2025-01-25
- 稿件说明：
移动端阅览
赵辉,王蓟,夏敬华等.自相似锁模超短脉冲掺铒光纤激光器[J].发光学报,2025,46(01):110-116.

ZHAO Hui,WANG Ji,XIA Jinghua,et al.Self-similar Mode-locked Ultrashort Pulse Erbium-doped Fiber Amplifier[J].Chinese Journal of Luminescence,2025,46(01):110-116.
赵辉,王蓟,夏敬华等.自相似锁模超短脉冲掺铒光纤激光器[J].发光学报,2025,46(01):110-116. DOI： 10.37188/CJL.20240231. CSTR： 32170.14.CJL.20240231.

ZHAO Hui,WANG Ji,XIA Jinghua,et al.Self-similar Mode-locked Ultrashort Pulse Erbium-doped Fiber Amplifier[J].Chinese Journal of Luminescence,2025,46(01):110-116. DOI： 10.37188/CJL.20240231. CSTR： 32170.14.CJL.20240231.

摘要

设计并搭建了自相似锁模超短脉冲光纤激光器和掺铒光纤放大器，在种子源部分，利用自制的碳纳米管可饱和吸收体结合色散管理的方式，控制腔内净色散为微正色散产生了自相似抛物线型锁模脉冲，并以此作为种子源进行后续的功率放大和光谱展宽。光纤放大级采用的是双向泵浦的方式，通过高增益低色散的掺铒光纤将种子光充分增益后，得到输出功率39.51 mW、光谱宽度38.11 nm、放大增益20.65 dB的激光输出。最后，采用普通单模光纤对放大后的自相似锁模脉冲进行压缩，获得压缩后脉冲宽度283 fs的超短脉冲激光输出。

Abstract

A set of self-similar mode-locked ultrashort pulse fiber lasers and erbium-doped fiber amplifiers were designed and constructed. In the seed source part， the self-made carbon nanotube saturable absorber combined with dispersion management was used to control the net dispersion in the cavity to produce a self-similar parabolic pulse for micro-positive dispersion， which was used as the seed source for subsequent power amplification and spectral broadening. The amplification stage adopts a bidirectional pumping method， and the signal light is fully gained through the high-gain and low-dispersion Er-doped fiber. The output power is 39.51 mW， the spectral width is 38.11 nm， and the amplification gain is 20.65 dB laser output. Finally， the amplified self-similar mode-locked pulse is compressed by ordinary single-mode fiber， and the ultrashort pulse laser output with a compressed pulse width of 283 fs is obtained.

关键词

Keywords

references

于峰，葛廷武，代京京，等 . 全光纤结构超短脉冲光纤放大器［J］. 光电工程， 2011 ， 38 （ 3 ）： 115 - 118 . doi: 10.3969/j.issn.1003-501X.2011.03.021 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1003-501X.2011.03.021

YU F ， GE T W ， DAI J J ， et al . All-fiber ultra-short pulse fiber amplifier ［J］. Opto-Electron. Eng. ， 2011 ， 38 （ 3 ）： 115 - 118 . （in Chinese） . doi: 10.3969/j.issn.1003-501X.2011.03.021 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1003-501X.2011.03.021

石郑楠，延凤平，韩文国，等 . 高功率掺Tm 3+ 自相似脉冲激光器的仿真优化设计［J］. 发光学报， 2020 ， 41 （ 6 ）： 719 - 728 . doi: 10.3788/fgxb20204106.0719 http://dx.doi.org/10.3788/fgxb20204106.0719

SHI Z N ， YAN F P ， HAN W G ， et al . Optimal design and simulation of high power Tm 3+ self-similar pulse laser ［J］. Chin. J. Lumin. ， 2020 ， 41 （ 6 ）： 719 - 728 . （in Chinese） . doi: 10.3788/fgxb20204106.0719 http://dx.doi.org/10.3788/fgxb20204106.0719

李丽娜 . 掺铒光纤放大器的增益特性［J］. 发光学报， 2001 ， 22 （ 1 ）： 85 - 87 . doi: 10.3321/j.issn:1000-7032.2001.01.022 http://dx.doi.org/10.3321/j.issn:1000-7032.2001.01.022

LI L N . Gain stability of erbium doped fiber amplifier ［J］. Chin. J. Lumin. ， 2001 ， 22 （ 1 ）： 85 - 87 . （in Chinese） . doi: 10.3321/j.issn:1000-7032.2001.01.022 http://dx.doi.org/10.3321/j.issn:1000-7032.2001.01.022

冯杰，杜国平，朱瑞兴，等 . 自相似超短脉冲光纤激光器研究进展［J］. 激光与光电子学进展， 2011 ， 48 （ 8 ）： 081409 . doi: 10.1080/17415993.2010.547197 http://dx.doi.org/10.1080/17415993.2010.547197

FENG J ， DU G P ， ZHU R X ， et al . Progress of ultra-short self-similar pulse optical fiber lasers ［J］. Laser Optoelectron. Prog. ， 2011 ， 48 （ 8 ）： 081409 . （in Chinese） . doi: 10.1080/17415993.2010.547197 http://dx.doi.org/10.1080/17415993.2010.547197

高博，吴戈，霍佳雨，等 . 被动锁模光纤激光器系统自相似脉冲啁啾提取［J］. 北京邮电大学学报， 2014 ， 37 （ 4 ）： 74 - 78 . doi: 10.13190/j.jbupt.2014.04.016 http://dx.doi.org/10.13190/j.jbupt.2014.04.016

GAO B ， WU G ， HUO J Y ， et al . Chirp extraction of self-similar pulses based on passively mode-locked fiber laser system ［J］. J. Beijing Univ. Posts Telecommun. ， 2014 ， 37 （ 4 ）： 74 - 78 . （in Chinese） . doi: 10.13190/j.jbupt.2014.04.016 http://dx.doi.org/10.13190/j.jbupt.2014.04.016

江光裕，陈凤英，龚勇清，等 . 高非线性光纤产生自相似抛物线脉冲的特性研究［J］. 光学技术， 2010 ， 36 （ 2 ）： 269 - 273 .

JIANG G Y ， CHEN F Y ， GONG Y Q ， et al . Characteristic study of self-similar parabolic pulse generated in high nonlinear fiber ［J］. Opt. Tech. ， 2010 ， 36 （ 2 ）： 269 - 273 . （in Chinese）

涂成厚，雷霆，朱辉，等 . 自相似抛物脉冲光纤放大器中超短脉冲的演化特性［J］. 光子学报， 2008 ， 37 （ 5 ）： 879 - 882 .

TU C H ， LEI T ， ZHU H ， et al . The ultra-short pulse evolution characteristic in self-similar parabolic pulse fiber amplifier ［J］. Acta Photon. Sinica ， 2008 ， 37 （ 5 ）： 879 - 882 . （in Chinese）

李莉苹，张爱玲 . 正色散光纤中产生自相似脉冲的数值模拟［J］. 天津理工大学学报， 2011 ， 27 （ 3 ）： 1 - 5 .

LI L P ， ZHANG A L . Numerical simulation of parabolic self-similar pulse generation in a normally dispersive fiber ［J］. J. Tianjin Univ. Technol. ， 2011 ， 27 （ 3 ）： 1 - 5 . （in Chinese）

吴正国 . 掺铒光纤放大器关键技术研究［D］. 大连：大连理工大学， 2019 .

WU Z G . Research on Key Technologies of Erbium Doped Fiber Amplifier ［D］. Dalian ： Dalian University of Technology ， 2019 . （in Chinese）

李源 . 高能量窄脉宽飞秒激光自相似放大系统的研究［D］. 天津：天津大学， 2018 .

LI Y . Study on Femtosecond Laser Self - similar Amplification System for High - energy and Short Duration ［D］. Tianjin ： Tianjin University ， 2018 . （in Chinese）

FERMANN M E ， KRUGLOV V I ， THOMSEN B C ， et al . Self-similar propagation and amplification of parabolic pulses in optical fibers ［J］. Phys. Rev. Lett. ， 2000 ， 84 （ 26 ）： 6010 - 6013 . doi: 10.1103/physrevlett.84.6010 http://dx.doi.org/10.1103/physrevlett.84.6010

OKTEM B ， ÜLGÜDÜR C ， ILDAY F Ö . Soliton-similariton fibre laser ［J］. Nat. Photon. ， 2010 ， 4 （ 5 ）： 307 - 311 . doi: 10.1038/nphoton.2010.33 http://dx.doi.org/10.1038/nphoton.2010.33

LIU W ， SCHIMPF D N ， EIDAM T ， et al . Pre-chirp managed nonlinear amplification in fibers delivering 100 W， 60 fs pulses ［J］. Opt. Lett. ， 2015 ， 40 （ 2 ）： 151 - 154 . doi: 10.1364/ol.40.000151 http://dx.doi.org/10.1364/ol.40.000151

于佳 . 新型超短脉冲光纤放大技术的研究［D］. 西安：中国科学院大学（中国科学院西安光学精密机械研究所）， 2016 .

YU J . Researches on the New Technology of the Ultra - short Pulse Fiber - based Amplification System ［D］. Xi’an ： University of Chinese Academy of Sciences （Xi’an Institute of Optics and Precision Mechanics of CAS）， 2016 . （in Chinese）

贺明洋，李敏，袁帅，等 . 高功率飞秒自相似光纤激光放大系统［J］. 中国激光， 2020 ， 47 （ 3 ）： 0308001 . doi: 10.3788/cjl202047.0308001 http://dx.doi.org/10.3788/cjl202047.0308001

HE M Y ， LI M ， YUAN S ， et al . High-power femtosecond self-similar fiber amplification system ［J］. Chin. J. Lasers ， 2020 ， 47 （ 3 ）： 0308001 . （in Chinese） . doi: 10.3788/cjl202047.0308001 http://dx.doi.org/10.3788/cjl202047.0308001

杜李，靳翠红，杨直，等 . 基于抛物线演化的宽光谱光纤啁啾脉冲放大系统［J］. 光子学报， 2022 ， 51 （ 11 ）： 1114002 .

DU L ， JIN C H ， YANG Z ， et al . Broadband fiber chirped-pulse amplification system based on parabolic evolution ［J］. Acta Photon. Sinica ， 2022 ， 51 （ 11 ）： 1114002 . （in Chinese）

石郑楠 . 2 μm 波段自相似脉冲的理论与实验研究［D］. 北京：北京交通大学， 2020 .

SHI Z N . Theoretical and Experimental Study of 2 μm Band Self-similar Pulse ［D］. Beijing ： Beijing Jiaotong University ， 2020 . （in Chinese）

浏览量

125

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

SESAM锁模全保偏皮秒脉冲光纤激光器输出特性

基于可调有源双耦合器环级联复合腔滤波器的2 μm波段单纵模光纤激光器

基于无源双环复合子腔滤波器的可调谐单纵模掺铥光纤激光器