封底文章 | Observation and optimization of 2 μm mode-locked pulses in all-fiber net anomalous dispersion laser cavity. Opto-Electron Adv 3, 200001 (2020).

研究背景

隨著激光技術和光電子器件的飛速發展，2 μm波段激光已廣泛地應用於(yu) 中紅外光源產(chan) 生、生物醫療、非金屬材料加工、光通信、激光雷達等領域，是最具前景的新興(xing) 激光技術之一。目前，在全光纖化的光纖激光諧振腔中，利用鎖模技術實現超短脈衝(chong) 輸出，具有穩定性好、效率高、集成度高、抗幹擾能力強等優(you) 點。特別是在1 μm和1.5 μm波段處，鎖模光纖激光器的輸出功率、脈衝(chong) 寬度、脈衝(chong) 能量、峰值功率等指標已得到充分的提升，並且飛秒鎖模光纖激光已初步進入工業(ye) 實用化階段，市麵上也出現大量的實用化鎖模光纖激光器產(chan) 品。

相比於(yu) 1 μm和1.5 μm波段，在2 μm波段處，受限於(yu) 光纖器件的高工藝成本，以及單模光纖中脈衝(chong) 傳(chuan) 輸損耗大、色散補償(chang) 機製匱乏、鎖模結構設計相對困難等問題，使得鎖模光纖激光器的輸出指標並沒有達到1 μm和1.5 μm波段的水平。特別是鎖模光纖激光器的脈衝(chong) 能量和脈衝(chong) 寬度，其指標遠低於(yu) 其他兩(liang) 個(ge) 波段處的鎖模光纖激光器。因此，在全光纖激光器中實現2 μm波段高能量、窄脈寬、高重複頻率、高穩定性的超短脈衝(chong) 具有重要的意義(yi) 。

研究亮點

針對上述問題，長春理工大學王天樞教授課題組係統地研究了全光纖諧振腔中多種2 μm高能量鎖模超短脈衝(chong) 的產(chan) 生及輸出特性優(you) 化方法。研究人員詳細討論了商用化超高數值孔徑光纖對2 μm常規孤子脈衝(chong) 、展寬脈衝(chong) 和類噪聲脈衝(chong) 的產(chan) 生及優(you) 化作用，可實現2 μm波段高可靠性的數百飛秒脈寬、納焦耳量級單脈衝(chong) 能量超短脈衝(chong) 的諧振腔直接輸出，並在此基礎上提出了一種腔外全光纖類啁啾脈衝(chong) 放大結構，適用於(yu) 2 μm超短脈衝(chong) 脈寬精確測試。

相關(guan) 研究可為(wei) 2 μm鎖模光纖激光的動力學特性深入分析、智能控製、空間信息傳(chuan) 輸、全光高速信號處理等領域提供更可靠的高能量超短脈衝(chong) 光源，為(wei) 2 μm超快光纖激光的工業(ye) 應用提供重要的工藝參考，對進一步推動2 μm超快光纖激光器的工業(ye) 實用化進程具有重要意義(yi) 。

圖1 2μm全光纖鎖模激光係統

圖2 2μm高能量展寬脈衝(chong) 的產(chan) 生及優(you) 化

圖3 2μm百fs類噪聲脈衝(chong) 的產(chan) 生及優(you) 化

該研究成果以“Observation and optimization of 2 μm mode-locked pulses in all-fiber net anomalous dispersion laser cavity”為(wei) 題，發表在Opto-Electronic Advances2020年第11期。文章受到國家自然科學基金支助，論文第一作者為(wei) 課題組青年教師馬萬(wan) 卓博士，通信作者為(wei) 王天樞教授。

以該文研究內(nei) 容為(wei) 基礎，課題組已初步突破基於(yu) 2 μm鎖模光纖激光的高速空間光通信及全光信號處理技術，相關(guan) 研究請關(guan) 注後續報道。

研究團隊簡介

長春理工大學王天樞教授、馬萬(wan) 卓博士課題組長期從(cong) 事光纖激光器及空間激光傳(chuan) 輸特性的研究，研究團隊包括青年教師、博碩士研究生等在內(nei) 的20餘(yu) 人。團隊承擔多項軍(jun) 委科技委，國家自然基金等國家級、省部級科研項目，在研項目10餘(yu) 項。在Optics Letters、Optics Express、IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics、IEEE Photonics Technology Letters、Applied Optics等光學重要期刊上發表學術論文60餘(yu) 篇，授權國家發明專(zhuan) 利20餘(yu) 項，2018年獲吉林省技術發明一等獎。

研究成果“2 μm寬帶可調諧光纖激光器”經第三方成果評價(jia) 獲得“國內(nei) 領先，國際先進”評價(jia) 。課題組在2 μm超快光纖激光器方麵針對全光纖飛秒激光產(chan) 生及優(you) 化，高能量、高重複頻率鎖模脈衝(chong) 產(chan) 生等方麵獲得了一係列突破。在空間激光傳(chuan) 輸特性研究方麵開展了部分相幹光在湍流信道中傳(chuan) 輸抑製閃爍因子的研究，在此基礎上突破了2 μm鎖模光纖激光大氣傳(chuan) 輸特性研究，獲得了多項研究成果。