超快光纤激光技能之四十三 1700-1900 nm规模内可调谐的耗散孤子掺铥光纤激光

时间: 2024-12-14 03:31:20 |   作者: 蒸汽洗车机

  超快光纤激光技能之四十三 1700-1900 nm规模内可调谐的耗散孤子掺铥光纤激光

  掺铥石英光纤的荧光光谱规模是1.6-2.2 m[1]，该波段在长波通讯、医学手术和三光子显微成像等范畴倍受重视。掺铥光纤激光器（Tm-doped fiber lasers，TDFLs）的短波段（1.8 m）相较长波段（1.8 m）增益系数显着下降，要求器材的损耗很低，不容易被调查到，研讨起来更困难。在研讨短波段时，为了尽最大或许防止长波段的影响，可使用波长挑选元件按捺长波段的增益。在锁模激光器中，添加孤子脉冲能量受孤子面积定理和背景噪声搅扰的约束，而耗散孤子系统的脉冲能量可大起伏的进步。此外，考虑到实践使用需求，激光器的输出波长最好可调谐。本文将共享一篇主题为“掩盖1700-1900 nm（包括短波段和长波段的超宽带）、可调谐、根据耗散孤子系统的TDFL”的期刊文章[2]。

  如图1所示，试验设备由种子激光器、扩大级和紧缩级三部分所组成。种子激光器中的声光可调滤波器（acousto-optic tunable filter，AOTF）能够对光谱高斯滤波，与1/4波片和半波片组合，可作为起偏器，完成根据非线性偏振旋转（nonlinear polarization rotation，NPR）的锁模。此外，AOTF还能让入射光发生频移，使锁模脉冲更安稳。作者选用75 cm的掺铥光纤来供给增益 ，选用7.1 m的UHNA4光纤补偿色散。整个腔体包括11.5 m的光纤和43 cm的自由空间部分，总的净腔色散在1734 nm处约为0.42，可发生重复频率约为17 MHz的脉冲。在扩大级中，TDF2光纤为高吸收的大纤芯光纤（芯径为10 m），可有用使用剩下泵浦、按捺寄生激光，显着提高输出功率。为按捺在长波段的高增益，作者在ISO和WDM之间刺进一段长1 m、曲折半径为9.8 cm的色散补偿光纤（单模阶跃折射率光纤）。紧缩级选用刻线 线/mm的光栅对。

  图2为可调谐耗散孤子激光器输出的光谱（灰线表明自发辐射扩大），调谐规模为1700-1900 nm，光谱宽度在10-23 nm规模内改变。不同波利益的光谱遭到波片的旋转视点、净腔色散、增益曲线等多个要素的影响。

  在光谱调谐规模内，脉冲宽度在8.7-18.3 ps规模内改变（图3左上），输出功率主要在2-5 mW规模内（图3右上）改变，但以最长波长作业时，输出功率升至12 mW。耗散孤子波长为1807 nm时，所需的泵浦功率最低。图3左下为种子激光器作业在1807 nm时，不同分辨率带宽下的射频频谱。图3右下的脉冲序列展现了安稳的单脉冲作业状况。

  图4为增益边（1708 nm）和增益峰（1807 nm）处的功率曲线、光谱和自相关曲线 nm时，输出功率跟着泵浦功率的添加而添加。当泵浦功率为2.7 W时，扩大级的输出功率到达31.5 mW，脉冲能量为1.85 nJ。在扩大前，ISO和WDM之间的色散补偿光纤能按捺ASE、减小信号光的损耗。如图4(c)所示，光谱通过扩大后没有显示出非线性引起的失真。经光栅对紧缩后，脉冲宽度可降至523 fs。在1807 nm情况下，当泵浦功率为2.7 W时，输出功率为141 mW，脉冲能量为8.2 nJ；光谱相同没有非线性畸变；紧缩后的脉冲宽度为478 fs，存在较强基底。

  图5为脉冲在种子激光器腔内演化的模仿成果。调查不同方位处脉冲时域和频域形状，能够获悉不同器材的功用：增益光纤显着提高了脉冲峰值功率，使光谱稍有变宽；色散补偿光纤展宽脉冲，让频谱呈现“猫耳”结构（耗散孤子的典型特征），这是正常色散和非线性两层效果的成果；通过耦合器后，脉冲略变窄，光谱宽度保持在21 nm，与试验成果符合很好；通过可饱和吸收体（SA）和光谱滤波后，脉冲宽度缩短为4.6 ps，光谱宽度变为12 nm。

  综上所述，这一在1700-1900 nm规模内可调谐的TDFL通过扩大，可在增益边（1708 nm）和增益峰（1807 nm）别离完成31.5 mW和141 mW的功率输出，通过紧缩的脉宽别离为523 fs和478 fs。较宽的可调谐规模和短波段的功率可扩展性有望拓荒新的使用。

  原文标题:超快光纤激光技能之四十三 1700-1900 nm规模内可调谐的耗散孤子掺铥光纤激光