基于精确脉冲参数管理的掺铥光纤放大器中高效拉曼频移孤子的产生研究 - 硫系玻璃 | 宁波大学红外材料及器件实验室
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基于精确脉冲参数管理的掺铥光纤放大器中高效拉曼频移孤子的产生研究
作者: irglass 时间: 2022-01-17 浏览:345 次

       近日,我室研究生葛思玉为第一作者,杨佩龙(讲师)为通讯作者,在光学期刊Optics Express上发表了题为“High-efficient tunable femtosecond solitons generation from 1.9 to 2.35μm in thulium-doped fiber amplifier via precise seed-pulse management”的论文(Optics Express. ISSN: 1094-4087, 2022, 30(2), 3089-3100. https://doi.org/10.1364/OE.448083)。

       高功率、波长可调的中红外飞秒脉冲光纤激光器在工业、医疗及前沿科学领域具有广泛的应用前景。当前,利用超短脉冲激光在非线性光纤中通过拉曼孤子频移技术实现激光波长的精准调控,逐渐成为中红外乃至长波红外飞秒脉冲激光实现的必要手段之一。特别在放大器中,借助掺杂光纤的增益一方面提升脉冲的强度,同时光纤中极强的非线性效应使短脉冲激光波长向更长波扩展。然而,大量实验表明,种子脉冲的特征参数对放大器中的孤子频移特性影响巨大,特别是输入信号的脉冲光谱边带,不仅会影响红移孤子的产生效率,而且对孤子长波边缘扩展范围有明显的抑制作用。已报道的大量前期研究工作,均致力于通过脉冲边带滤波及锁模脉冲整形来降低边带对拉曼孤子频移过程的影响,从而实现高功率、高效率的中红外拉曼飞秒孤子激光源。而对于孤子边带在放大器中的演化过程及边带如何影响拉曼频移的内在机理却鲜有报道。

       本工作通过采用掺铥NPE锁模可调谐飞秒脉冲振荡器作为种子(图1所示),深入探索含有边带的锁模脉冲在放大器中的演化过程(图2所示),揭示了孤子边带在放大器中的演化过程以及增益对边带、主脉冲能量和红移波长的影响,阐明了孤子边带在放大器中的演化及对拉曼频移过程影响的内在机制。

图1 波长可调谐拉曼孤子激光器系统装置图

图2 孤子边带在放大器中的演化过程

       此外,通过输入种子脉冲的各项特征参数的优化,在将多边带的种子脉冲输入放大器的情况下,实现了迄今最高功率、最高效率且波长扩展至2.35μm的拉曼孤子输出(如图3所示)。

图3 精确输入脉冲管理下的拉曼孤子频移,(a)拉曼孤子光谱在放大器中的演化过程;(b)不同波长下孤子的绝对功率和转换效率,(c)不同波长处孤子的脉冲宽度和光谱带宽