搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

高功率高重复频率多波长飞秒激光系统的研究

刘华刚 胡明列 刘博文 宋有建 柴路 王清月

引用本文:
Citation:

高功率高重复频率多波长飞秒激光系统的研究

刘华刚, 胡明列, 刘博文, 宋有建, 柴路, 王清月

Study on the high-power, high-repetition-rate and multi-wavelength femtosecond laser system

Liu Hua-Gang, Hu Ming-Lie, Liu Bo-Wen, Song You-Jian, Chai Lu, Wang Qing-Yue
PDF
导出引用
  • 以大模场面积光子晶体光纤飞秒激光系统为基频光源,利用非线性频率上转换的方法,获得了高功率高重复频率多波长的飞秒激光脉冲.理论分析并实验验证了聚焦透镜的焦距对倍频光横向模场分布的影响,透镜焦距越长,模场质量越好.在基频光平均功率为218 W,脉冲宽度为110 fs,重复频率为50 MHz的条件下,经过二倍频、三倍频和四倍频获得波长分别为520,347和261 nm的飞秒激光,其平均功率分别达105,47和214 W.二倍频和三倍频的转换效率分别为482%和216%,二倍频到四倍频的转换效率为20
    High-power and high-repetition-rate multi-wavelength femtosecond pulses are obtained by the nonlinear frequency up-conversion of large mode area photonic crystal fiber femtosecond system. Effects of focal length on the transverse mode of second harmonic are theoretically analyzed and experimentally demonstrated, showing that the longer the focal length, the better the mode quality. Under the condition of fundamental average power of 218 W, pulse duration of 110 fs and repetition rate of 50 MHz, generation of the second, third and fourth harmonics are achieved at the wavelengths of 520, 347, and 261 nm, with the maximum average power of 105, 47, and 214 W, respectively. The conversion efficiencies of frequency doubling and frequency tripling are 482% and 216%, and the conversion efficiency of frequency quadrupling from the second harmonic is 204%. Pulse duration of the fourth harmonic pulse is 408 fs, as measured by the cross-correlation technique.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2010CB327604, 2006CB806002)、国家高技术研究发展计划(批准号:2007AA03Z447)、国家自然科学基金(批准号:60978022, 60838004)、高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20070056083,20070056073)、教育部科学技术研究计划重点项目(批准号:108032)、全国优秀博士学位论文作者专项基金(批准号:2007B34)和教育部新世纪优秀人才支持计划(批准号:NCET-07-0597)资助的课题.
    [1]

    [1]Baum P, Lochbrunner S, Riedle E 2004 Opt. Lett. 29 1686

    [2]

    [2]Zhu J F, Ling W J, Wang Z H, Wang P, Sun J H, Wei Z Y, Zhang D C, Ma X W, Zhan W L 2007 Appl. Opt. 46 6228

    [3]

    [3]Zhou Y, Wang G L, Li C M, Peng Q J, Cui D F, Xu Z Y, Wang X Y, Zhu Y, Chen C T, Liu G D, Dong X L, Zhou X J 2008 Chin. Phys. Lett. 25 963

    [4]

    [4]He J L, Lu X Q, Jia Y L, Man B Y 2000 Acta Phy. Sin. 49 2106 (in Chinese) [何京良、卢兴强、贾玉磊、满宝元 2000 物理学报 49 2106]

    [5]

    [5]Wang G L, Geng A C, Bo Y, Li H Q, Sun Z P, Bi Y, Cui D F, Xu Z Y, Yuan X, Wang X Q, Shen G Q, Shen D Z 2006 Opt. Commun. 259 820

    [6]

    [6]Zhang H, Wang G, Guo L, Geng A, Bo Y, Cui D, Xu Z, Li R, Zhu Y, Wang X, Chen C 2008 Appl. Phys. B 93 323

    [7]

    [7]Chen C T, Kanai T, Wang X Y, Zhu Y, Watanabe S 2008 Opt. Lett. 33 282

    [8]

    [8]Zhao S H, Chen G F, Zhao W, Wang Y S, Yu L J 2001 Chin. Phys. Lett. 18 537

    [9]

    [9]Ringling J, Kittelmann O, Noack F 1993 Opt. Lett. 18 2035

    [10]

    ]Rotermund F, Petrow V 1998 Opt. Lett. 23 1040

    [11]

    ]Liu Y Q, Zhang J, Liang W X, Wang Z H 2005 Acta Phys. Sin. 54 1593 (in Chinese) [刘运全、张杰、梁文锡、王兆华 2005 物理学报 54 1593]

    [12]

    ]Song Y J, Hu M L, Liu B W, Chai L, Wang Q Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 6425 (in Chinese) [宋有建、胡明列、刘博文、柴路、王清月 2008 物理学报 57 6425]

    [13]

    ]Liu B W, Hu M L, Song Y J, Chai L, Wang Q Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 6921 ( in Chinese) [刘博文、胡明列、宋有建、柴路、王清月 2008 物理学报 57 6921]

    [14]

    ]Lan X J 2005 Laser Technology (2nd ed) (Beijing: Science Press) p287 (in Chinese) [蓝信钜 2005 激光技术(第二版)(北京:科学出版社) 第287页]

    [15]

    ]Fürbach A, Le T, Spielmann C, Krausz F 2000 Appl. Phys. B 70 S37

  • [1]

    [1]Baum P, Lochbrunner S, Riedle E 2004 Opt. Lett. 29 1686

    [2]

    [2]Zhu J F, Ling W J, Wang Z H, Wang P, Sun J H, Wei Z Y, Zhang D C, Ma X W, Zhan W L 2007 Appl. Opt. 46 6228

    [3]

    [3]Zhou Y, Wang G L, Li C M, Peng Q J, Cui D F, Xu Z Y, Wang X Y, Zhu Y, Chen C T, Liu G D, Dong X L, Zhou X J 2008 Chin. Phys. Lett. 25 963

    [4]

    [4]He J L, Lu X Q, Jia Y L, Man B Y 2000 Acta Phy. Sin. 49 2106 (in Chinese) [何京良、卢兴强、贾玉磊、满宝元 2000 物理学报 49 2106]

    [5]

    [5]Wang G L, Geng A C, Bo Y, Li H Q, Sun Z P, Bi Y, Cui D F, Xu Z Y, Yuan X, Wang X Q, Shen G Q, Shen D Z 2006 Opt. Commun. 259 820

    [6]

    [6]Zhang H, Wang G, Guo L, Geng A, Bo Y, Cui D, Xu Z, Li R, Zhu Y, Wang X, Chen C 2008 Appl. Phys. B 93 323

    [7]

    [7]Chen C T, Kanai T, Wang X Y, Zhu Y, Watanabe S 2008 Opt. Lett. 33 282

    [8]

    [8]Zhao S H, Chen G F, Zhao W, Wang Y S, Yu L J 2001 Chin. Phys. Lett. 18 537

    [9]

    [9]Ringling J, Kittelmann O, Noack F 1993 Opt. Lett. 18 2035

    [10]

    ]Rotermund F, Petrow V 1998 Opt. Lett. 23 1040

    [11]

    ]Liu Y Q, Zhang J, Liang W X, Wang Z H 2005 Acta Phys. Sin. 54 1593 (in Chinese) [刘运全、张杰、梁文锡、王兆华 2005 物理学报 54 1593]

    [12]

    ]Song Y J, Hu M L, Liu B W, Chai L, Wang Q Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 6425 (in Chinese) [宋有建、胡明列、刘博文、柴路、王清月 2008 物理学报 57 6425]

    [13]

    ]Liu B W, Hu M L, Song Y J, Chai L, Wang Q Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 6921 ( in Chinese) [刘博文、胡明列、宋有建、柴路、王清月 2008 物理学报 57 6921]

    [14]

    ]Lan X J 2005 Laser Technology (2nd ed) (Beijing: Science Press) p287 (in Chinese) [蓝信钜 2005 激光技术(第二版)(北京:科学出版社) 第287页]

    [15]

    ]Fürbach A, Le T, Spielmann C, Krausz F 2000 Appl. Phys. B 70 S37

  • [1] 石凉竹, 张萌, 储玉喜, 刘博文, 胡明列. 光纤飞秒激光五倍频产生206 nm深紫外激光. 物理学报, 2023, 72(22): 224209. doi: 10.7498/aps.72.20230877
    [2] 曹士英, 林百科, 袁小迪, 丁永今, 孟飞, 方占军. 掺Er光纤飞秒激光器中电光晶体对激光器参数的影响. 物理学报, 2021, 70(7): 074203. doi: 10.7498/aps.70.20201564
    [3] 王凯, 孙靖雅, 潘昌基, 王飞飞, 张可, 陈治成. 飞秒激光辐照二硫化钨的超快动态响应及时域整形调制. 物理学报, 2021, 70(20): 205201. doi: 10.7498/aps.70.20210737
    [4] 刘鹏翔, 李伟, 郭丽媛, 祁峰, 庞子博, 李惟帆, 汪业龙, 刘朝阳. 基于有机吡啶盐晶体的太赫兹频率上转换探测. 物理学报, 2021, 70(5): 050701. doi: 10.7498/aps.70.20201908
    [5] 郑立, 刘寒, 汪会波, 王阁阳, 蒋建旺, 韩海年, 朱江峰, 魏志义. 极紫外飞秒光学频率梳的产生与研究进展. 物理学报, 2020, 69(22): 224203. doi: 10.7498/aps.69.20200851
    [6] 许家豪, 王云新, 王大勇, 周涛, 杨锋, 钟欣, 张弘骉, 杨登才. 基于载波抑制单边带调制的微波光子本振倍频上转换方法. 物理学报, 2019, 68(13): 134204. doi: 10.7498/aps.68.20190266
    [7] 林贤, 金钻明, 李炬赓, 郭飞云, 庄乃锋, 陈建中, 戴晔, 阎晓娜, 马国宏. 非线性克尔效应对飞秒激光偏振的超快调制. 物理学报, 2018, 67(23): 237801. doi: 10.7498/aps.67.20181450
    [8] 刘欢, 巩马理, 曹士英, 林百科, 方占军. 303MHz高重复频率掺Er光纤飞秒激光器. 物理学报, 2015, 64(11): 114210. doi: 10.7498/aps.64.114210
    [9] 连富强, 樊仲维, 白振岙, 刘一州, 林蔚然, 张晓雷, 赵天卓. 高稳定性、高质量脉冲压缩飞秒光纤激光系统研究. 物理学报, 2015, 64(16): 164207. doi: 10.7498/aps.64.164207
    [10] 连富强, 樊仲维, 白振岙, 余锦, 林蔚然, 张晓雷, 刘迪, 赵天卓. 基于1064 nm光纤皮秒种子源的Nd:YAG再生放大器. 物理学报, 2014, 63(13): 134207. doi: 10.7498/aps.63.134207
    [11] 曹士英, 孟飞, 方占军, 李天初. 掺Er光纤飞秒激光器中高信噪比载波包络位相偏移频率获取的实验研究. 物理学报, 2012, 61(6): 064208. doi: 10.7498/aps.61.064208
    [12] 方晓惠, 胡明列, 宋有建, 谢辰, 柴路, 王清月. 多芯光子晶体光纤锁模激光器. 物理学报, 2011, 60(6): 064208. doi: 10.7498/aps.60.064208
    [13] 胡浩丰, 王晓雷, 郭文刚, 翟宏琛, 王攀. 强飞秒激光烧蚀石英玻璃的超快时间分辨光学诊断. 物理学报, 2011, 60(1): 017901. doi: 10.7498/aps.60.017901
    [14] 龙拥兵, 张剑, 汪国平. 基于表面等离子体激元共振的飞秒抽运探测技术研究. 物理学报, 2009, 58(11): 7722-7726. doi: 10.7498/aps.58.7722
    [15] 刘卫华, 宋啸中, 王屹山, 刘红军, 赵 卫, 刘雪明, 彭钦军, 许祖彦. 飞秒激光脉冲在高非线性光子晶体光纤中产生超连续谱的实验研究. 物理学报, 2008, 57(2): 917-922. doi: 10.7498/aps.57.917
    [16] 李小燕, 郑志强, 冯卓宏, 刘 璟, 姜翠华, 孔令凯, 明 海. 掺铒锆钛酸铅镧陶瓷的上转换动力学分析. 物理学报, 2008, 57(5): 3244-3248. doi: 10.7498/aps.57.3244
    [17] 葛愉成, 李元景, 康克军. 利用超短脉冲激光和光电子能量微分谱直接测量窄带飞秒超紫外线XUV脉冲的时间结构. 物理学报, 2005, 54(6): 2669-2675. doi: 10.7498/aps.54.2669
    [18] 王兆华, 魏志义, 张 杰. 飞秒激光脉冲的频率分辨偏振光学开关法测量研究. 物理学报, 2005, 54(3): 1194-1199. doi: 10.7498/aps.54.1194
    [19] 胡明列, 王清月, 栗岩峰, 王 专, 张志刚, 柴 路, 章若冰. 飞秒激光在光子晶体光纤中产生超连续光谱机制的实验研究. 物理学报, 2004, 53(12): 4243-4247. doi: 10.7498/aps.53.4243
    [20] 王兆华, 魏志义, 滕 浩, 王 鹏, 张 杰. 飞秒激光脉冲的谐波频率分辨光学开关法测量研究. 物理学报, 2003, 52(2): 362-366. doi: 10.7498/aps.52.362
计量
  • 文章访问数:  8383
  • PDF下载量:  1057
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2009-07-17
  • 修回日期:  2009-10-27
  • 刊出日期:  2010-03-05

/

返回文章
返回