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有源光纤中稀土离子激光上能级寿命测量的研究

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物理学报 2019年第22期68卷 294-301页

作者：刘恒张钧翔付士杰盛泉史伟姚建铨天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 天津大学光电信息技术教育部重点实验室天津300072 亚利桑那大学光学科学学院亚利桑那85721

提出了一种基于脉冲光纤激光放大器能量特性测量有源光纤中稀土离子上能级寿命的方法.根据光纤激光器速率方程,能够确定有源光纤中反转粒子数储能随抽运功率和时间的变化关系;实验测量不同种子光脉冲重复频率下放大器输出单脉冲能量的变... 详细信息

提出了一种基于脉冲光纤激光放大器能量特性测量有源光纤中稀土离子上能级寿命的方法.根据光纤激光器速率方程,能够确定有源光纤中反转粒子数储能随抽运功率和时间的变化关系;实验测量不同种子光脉冲重复频率下放大器输出单脉冲能量的变化,可以反映出反转粒子数随时间的变化情况,进而根据理论模型得到激活离子的激光上能级寿命.实验搭建了1.06μm掺镱(Yb^3+)光纤激光放大系统对该测量方法理论模型的合理性进行了验证,对几种常见商用掺Yb^3+有源光纤激光上能级寿命分别进行了多次测量和数据处理,测量结果以及变化趋势与其他相关报道中的结果相符.

关键词：上能级寿命有源光纤光纤激光器光纤放大器

一种基于反谐振结构的三能级掺钕激光光纤设计

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物理学报 2024年第14期73卷 121-126页

作者：许海琛付士杰田浩盛泉史伟姚建铨天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室天津300072

900 nm掺钕光纤激光器可广泛应用于生物医学诊断、激光检测和光谱分析等领域.钕离子在1060 nm波段四能级跃迁的增益竞争,严重限制了900 nm三能级掺钕光纤激光器输出功率的提升.本文设计了一种纤芯直径为27μm的大模场掺钕实芯双层反谐... 详细信息

900 nm掺钕光纤激光器可广泛应用于生物医学诊断、激光检测和光谱分析等领域.钕离子在1060 nm波段四能级跃迁的增益竞争,严重限制了900 nm三能级掺钕光纤激光器输出功率的提升.本文设计了一种纤芯直径为27μm的大模场掺钕实芯双层反谐振光纤,用于产生高功率900 nm激光.通过在有源光纤中引入双层反谐振单元结构,并对光纤结构参数和折射率分布进行优化,模拟结果表明光纤在880—913 nm波段基模损耗小于0.1 dB/m,高阶模式损耗大于10 dB/m,同时在1060 nm波段所有模式损耗达到100 dB/m.本文提出的掺钕实芯反谐振光纤在900 nm高功率光纤激光器和放大器等领域具有广泛的应用前景.

关键词：实芯反谐振光纤掺钕光纤大模场面积光纤单模光纤

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辅助光对高功率掺镱光纤激光放大器SRS效应的抑制作用研究

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物理学报 2024年

作者：赵卫付士杰盛泉薛凯史伟姚建铨天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室山东海富光子科技股份有限公司

本文提出一种利用辅助光调控高功率掺镱光纤放大器中增益分布，以控制信号光的受激拉曼散射（stimulated Raman scattering， SRS）增益、提高SRS阈值的方法。基于数值模拟分析了辅

关键词：高功率激光光纤放大器受激拉曼散射效应辅助光

重复频率1.2GHz皮秒脉冲全光纤掺镱激光器

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光子学报 2019年第11期48卷 162-169页

作者：韦小乐魏淮盛泉付士杰史伟姚建铨天津大学精密仪器与光电子工程学院激光与光电子研究所天津300072 天津大学光电信息技术教育部重点实验室天津300072 北京交通大学电子信息工程学院北京100044 亚利桑那大学光学科学学院美国亚利桑那州85721

研究实现了基于半导体可饱和吸收体被动锁模的高重频全光纤掺镱皮秒脉冲激光器.种子源采取环形腔结构,当抽运功率为112 mW时,获得了稳定的锁模脉冲激光,其中心波长为1064.1 nm,3 dB谱宽为3.6 nm,脉冲宽度为4.2 ps,重复频率为19.2 MHz.... 详细信息

研究实现了基于半导体可饱和吸收体被动锁模的高重频全光纤掺镱皮秒脉冲激光器.种子源采取环形腔结构,当抽运功率为112 mW时,获得了稳定的锁模脉冲激光,其中心波长为1064.1 nm,3 dB谱宽为3.6 nm,脉冲宽度为4.2 ps,重复频率为19.2 MHz.受限于谐振腔长度,光纤激光器重复频率很难得到进一步提高.因此设计并搭建了一种基于分束器和延时光纤的全新低损耗高重频脉冲调制器,将种子激光重复频率提高到1.2 GHz.该设计有效降低了脉冲在耦合过程中的能量损耗,为提高全光纤超短脉冲激光器重复频率提供了新途径.

关键词：掺镱光纤激光器被动锁模高重频脉冲调制器超短脉冲耗散孤子

高功率双包层掺铥光纤放大器温度分布特性（英文）

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红外与激光工程 2017年第6期46卷 193-200页

作者：张海伟盛泉史伟白晓磊付士杰姚建铨天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 天津大学光电信息技术教育部重点实验室天津300072

通过对普适于不同内包层边界条件下的热传导方程进行推导和求解,得到了不同内包层形状的双包层增益光纤所对应的掺铥光纤放大器的三维热分布。计算结果表明,双包层光纤不同内包层形状可导致纤芯处的温度差高达107 K。同时,信号光与泵浦... 详细信息

通过对普适于不同内包层边界条件下的热传导方程进行推导和求解,得到了不同内包层形状的双包层增益光纤所对应的掺铥光纤放大器的三维热分布。计算结果表明,双包层光纤不同内包层形状可导致纤芯处的温度差高达107 K。同时,信号光与泵浦光功率的比值决定了温度最高点和熔接点的距离,在泵浦光功率为100 W、信号光功率为10 mW的情况下,两者之间的距离可达30 cm。通过分析不同内包层形状的双包层光纤的径向与轴向的热分布情况发现,相较于其他内包层形状的双包层光纤,偏芯型双包层掺铥光纤因其具有较低的最高温度、较高的泵浦效率和高斯型横截面热分布而较适用于掺铥光纤放大器。

关键词：掺铥光纤放大器热效应双包层光纤解析模型

全光纤化2.8μm中红外被动调Q激光器数值分析

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光学学报 2022年第10期42卷 99-106页

作者：王瑞张钧翔盛泉付士杰史伟姚建铨天津大学精密仪器与光电子工程学院激光与光电子研究所天津300072 天津大学光电信息技术教育部重点实验室天津300072

提出了一种实现全光纤中红外激光器脉冲运转的方法。利用氟化物玻璃中镝离子(Dy^(3+))的2.8μm波段的吸收截面与铒离子(Er^(3+))发射截面重合的特性,将掺镝氟化物光纤作为中红外波段的可饱和吸收体,实现2.8μm掺铒氟化物光纤激光器全光... 详细信息

提出了一种实现全光纤中红外激光器脉冲运转的方法。利用氟化物玻璃中镝离子(Dy^(3+))的2.8μm波段的吸收截面与铒离子(Er^(3+))发射截面重合的特性,将掺镝氟化物光纤作为中红外波段的可饱和吸收体,实现2.8μm掺铒氟化物光纤激光器全光纤结构的被动调Q脉冲运转;通过在可饱和吸收体两端引入中心波长为3.1μm的光纤光栅,解决Dy^(3+)上能级寿命较长所导致的高泵浦功率下Dy^(3+)吸收饱和、进而导致被动调Q失效的问题。基于该结构建立了2.8μm被动调Q掺铒光纤激光器的速率方程模型,计算了可饱和吸收体的参数及其两端的谐振腔反馈条件对2.8μm激光器的脉冲运转功率和时间特性的影响。计算结果表明,通过在可饱和吸收体两端引入光纤光栅可以加快可饱和吸收体的恢复过程,使激光器能够在高泵浦功率下保持调Q脉冲运转。

关键词：激光器中红外激光器被动调Q激光器光纤可饱和吸收体掺铒光纤激光器

高功率高效率中红外波段掺铒氟化物光纤激光器研究进展(特邀)

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中国激光 2024年第19期51卷 53-65页

作者：史伟张露付士杰盛泉张钧翔姚建铨天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 天津大学光电信息技术教育部重点实验室天津300072

以稀土离子掺杂光纤为增益介质的中红外光纤激光光源凭借其高输出功率、高光束质量及稳固紧凑的系统结构,在国防、医疗以及前沿科学研究等领域具有广阔的应用前景。掺铒氟化物光纤体系具有2.8μm和3.5μm两个重要的中红外发射带,其凭借... 详细信息

以稀土离子掺杂光纤为增益介质的中红外光纤激光光源凭借其高输出功率、高光束质量及稳固紧凑的系统结构,在国防、医疗以及前沿科学研究等领域具有广阔的应用前景。掺铒氟化物光纤体系具有2.8μm和3.5μm两个重要的中红外发射带,其凭借着兼容半导体激光直接泵浦的便捷性以及成熟的光纤材料基础,成为中红外激光技术领域的重要研究方向。本文系统综述了中红外连续波掺铒氟化物光纤激光器的近期研究进展,对其在输出功率和效率提升以及工作波长拓展方面的代表性研究成果进行了梳理和回顾,并围绕现阶段的瓶颈限制简要展望了中红外掺铒氟化物光纤激光器的未来发展趋势。

关键词：激光器中红外激光氟化物光纤激光器铒离子

高性能单频光纤激光器研究进展:2017-2021(特邀)

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红外与激光工程 2022年第1期51卷 57-70页

作者：史伟付士杰盛泉史朝督张钧翔张露姚建铨天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072

单频光纤激光器以其独特的窄线宽、低噪声的激光特性,结合光纤系统高光束质量、高集成性以及免维护等应用优势,在冷原子物理、高分辨光谱分析、引力波探测以及远距离相干通信等前沿科学研究和应用领域具有广泛前景。伴随着光纤激光技术... 详细信息

单频光纤激光器以其独特的窄线宽、低噪声的激光特性,结合光纤系统高光束质量、高集成性以及免维护等应用优势,在冷原子物理、高分辨光谱分析、引力波探测以及远距离相干通信等前沿科学研究和应用领域具有广泛前景。伴随着光纤激光技术的快速发展,单频光纤激光器的性能在过去的二十年间得到了长足进步,单频光纤激光技术的基本体系逐渐建立。近年来,研究人员围绕高性能单频光纤激光器开展了一系列创新工作,在探索单频光纤激光的新机制、新结构,提升单频激光功率、压缩线宽、抑制噪声以及拓展工作波段等方面取得了不俗的研究成果。为此,笔者系统总结分析了近五年来高性能单频光纤激光器的研究进展,及时捕捉当前单频光纤激光领域研究趋势及所面临的新的发展瓶颈,并对单频光纤激光技术在新阶段的发展方向进行了展望。

关键词：单频激光光纤激光器光纤放大器主振荡功率放大

57 W 2.05μm单横模掺铥光纤激光MOPA

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中国激光 2024年第8期51卷 32-37页

作者：罗学文张露付士杰盛泉张钧翔史伟姚建铨天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 天津大学光电信息技术教育部重点实验室天津300072

基于商用单模掺铥石英光纤设计了高功率2.05μm波段全光纤主振荡功率放大器(MOPA)。以自制环形腔掺铥光纤激光器为种子,利用级联滤波型波分复用器优化长波长种子的光信噪比,基于MOPA结构实现了高效的高功率输出。基于速率方程模型,理论... 详细信息

基于商用单模掺铥石英光纤设计了高功率2.05μm波段全光纤主振荡功率放大器(MOPA)。以自制环形腔掺铥光纤激光器为种子,利用级联滤波型波分复用器优化长波长种子的光信噪比,基于MOPA结构实现了高效的高功率输出。基于速率方程模型,理论分析了主放大级的注入信号光功率和增益光纤长度的优化关系;实验中在102.6 W的793 nm泵浦功率下获得了输出功率为57 W、光谱线宽为0.08 nm、光信噪比为58.8 dB的单横模激光输出,主放大级斜效率为52.6%。

关键词：激光器掺铥光纤激光器 2μm激光单模光纤激光器速率方程