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光纤激光器直接输出的高功率贝塞尔超短脉冲

谢辰 胡明列 徐宗伟 兀伟 高海峰 张大鹏 秦鹏 王艺森 王清月

光纤激光器直接输出的高功率贝塞尔超短脉冲

谢辰, 胡明列, 徐宗伟, 兀伟, 高海峰, 张大鹏, 秦鹏, 王艺森, 王清月
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  • 构建了一种能够直接输出高功率贝塞尔超短脉冲的光纤激光放大器. 该方案基于在光纤端面特殊设计和制备的微型负轴锥镜, 针对常规超短脉冲光纤激光放大系统所设计, 不需要引入其他分立整形器件, 避免了目前基于轴锥透镜产生贝塞尔光束的通用方法所带来的额外烦琐准直工作, 极大简化了产生贝塞尔光束的方法. 其中的微型负轴锥镜由聚焦粒子束刻蚀法在一段掺镱大模场光子晶体光纤的端面制备, 它和光纤激光系统中的固有准直透镜构成了集成化的光束整形器件. 基于数值模拟结果成功搭建的系统与理论设计一致, 直接输出了在米量级具有高度准直无衍射特性的啁啾皮秒贝塞尔超短脉冲波包, 平均功率高达10.1 W, 对应脉冲能量178 nJ, 经过光栅对压缩后脉冲宽度可达140 fs.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2011CB808101, 2010CB327604)、 国家自然科学基金(批准号: 61078028, 60838004)、 全国优秀博士论文作者专项资金(批准号: 2007B34)和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20110032110056) 资助的课题.
    [1]

    Durnin J, Miceli J J, Eberly J H 1987 Phys. Rev. Lett. 58 1499

    [2]

    Bouchal Z, Wagner J, Chlup M 1998 Opt. Commun. 151 207

    [3]

    Karásek V, Čžmár T, Brzobohatý O, Zemánek P, Garcés-Chávez V, Dholakia K 2008 Phys. Rev. Lett. 101 143601

    [4]

    Botcherby E J, Juškaitis R, Wilson T 2006 Opt. Commun. 268 253

    [5]

    Bhuyan M K, Courvoisier F, Lacourt P A, Jacquot M, Salut R, Furfaro L, Dudley J M 2010 Appl. Phys. Lett. 97 081102

    [6]

    McGloin D, Dholakia K 2005 Contemp. Phys. 46 15

    [7]

    Zhang Q A, Wu F T, Zheng W T 2012 Acta Phys. Sin. 61 034205 (in Chinese) [张前安, 吴逢铁, 郑维涛 2012 物理学报 61 034205]

    [8]

    Wu F T, Ma L, Zhang Q A, Zheng W T, Pu J X 2012 Acta Phys. Sin. 61 014202 (in Chinese) [吴逢铁, 马亮, 张前安, 郑维涛, 蒲继雄 2012 物理学报 61 014202]

    [9]

    Wu F T, Jiang X G, Liu B, Qiu Z X 2009 Acta Phys. Sin. 58 3125 (in Chinese) [吴逢铁, 江新光, 刘彬, 邱振兴 2009 物理学报 58 3125]

    [10]

    Bin Z, Zhu L 1998 Appl. Opt. 37 2563

    [11]

    Steinvurzel P, Tantiwanichapan K, Goto M, Ramachandran S 2011 Opt. Lett. 36 4671

    [12]

    Zhu X, Schulzgen A, Li L, Peyghambarian N 2009 Appl. Phys. Lett. 94 201102

    [13]

    Kim J, Jeong Y, Lee S, Ha W, Shin J S, Oh K 2012 Opt. Lett. 37 623

    [14]

    Liberale C, Cojoc G, Candeloro P, Das G, Gentile F, De Angelis F, Di Fabrizio E 2010 IEEE Photon. Technol. Lett. 22 474

    [15]

    Grosjean T, Saleh S S, Suarez M A, Ibrahim I A, Piquerey V, Charraut D, Sandoz P 2007 Appl. Opt. 46 8061

    [16]

    Cabrini S, Liberale C, Cojoc D, Carpentiero A, Prasciolu M, Mora S, Degiorgio V, De Angelis F, Di Fabrizio E 2006 Microelectron Eng. 83 804

    [17]

    Eah S K, Jhe W, Arakawa Y 2003 Rev. Sci. Instrum. 74 4969

    [18]

    Goodman J W 1996 Introduction to Fourier Optics (2nd Ed.) (New York: Mc-Graw Hill) p63

    [19]

    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]

  • [1]

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    [2] 仲佳勇, 王怀斌, 彭练矛, 张军, 张杰, 陈清, 苍宇. 利用飞秒激光等离子体产生的超热电子进行衍射实验的可行性研究. 物理学报, 2002, 51(8): 1764-1767. doi: 10.7498/aps.51.1764
    [3] 姚建铨, 魏臻, 任广军. 调Q脉冲保偏光纤激光器的研究. 物理学报, 2009, 58(2): 941-945. doi: 10.7498/aps.58.941
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    [11] 饶云江, 曾祥楷. Bragg光纤光栅傅里叶模式耦合理论. 物理学报, 2010, 59(12): 8597-8606. doi: 10.7498/aps.59.8597
    [12] 饶云江, 曾祥楷. 长周期光纤光栅傅里叶模式耦合理论. 物理学报, 2010, 59(12): 8607-8614. doi: 10.7498/aps.59.8607
    [13] 王少奇, 邓颖, 张永亮, 李超, 王方, 康民强, 罗韵, 薛海涛, 胡东霞, 粟敬钦, 郑奎兴, 朱启华. 掺Er3+氟化物光纤振荡器中红外超短脉冲的产生. 物理学报, 2016, 65(4): 044206. doi: 10.7498/aps.65.044206
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    [20] 张利明, 周寿桓, 赵鸿, 张昆, 郝金坪, 张大勇, 朱辰, 李尧, 王雄飞, 张浩彬. 780W全光纤窄线宽光纤激光器. 物理学报, 2014, 63(13): 134205. doi: 10.7498/aps.63.134205
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-08-29
  • 修回日期:  2012-10-01
  • 刊出日期:  2013-03-05

光纤激光器直接输出的高功率贝塞尔超短脉冲

  • 1. 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 超快激光研究室, 光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072;
  • 2. 天津大学, 精密测量技术与仪器国家重点实验室, 天津市微纳制造技术工程中心, 天津 300072
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号: 2011CB808101, 2010CB327604)、 国家自然科学基金(批准号: 61078028, 60838004)、 全国优秀博士论文作者专项资金(批准号: 2007B34)和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20110032110056) 资助的课题.

摘要: 构建了一种能够直接输出高功率贝塞尔超短脉冲的光纤激光放大器. 该方案基于在光纤端面特殊设计和制备的微型负轴锥镜, 针对常规超短脉冲光纤激光放大系统所设计, 不需要引入其他分立整形器件, 避免了目前基于轴锥透镜产生贝塞尔光束的通用方法所带来的额外烦琐准直工作, 极大简化了产生贝塞尔光束的方法. 其中的微型负轴锥镜由聚焦粒子束刻蚀法在一段掺镱大模场光子晶体光纤的端面制备, 它和光纤激光系统中的固有准直透镜构成了集成化的光束整形器件. 基于数值模拟结果成功搭建的系统与理论设计一致, 直接输出了在米量级具有高度准直无衍射特性的啁啾皮秒贝塞尔超短脉冲波包, 平均功率高达10.1 W, 对应脉冲能量178 nJ, 经过光栅对压缩后脉冲宽度可达140 fs.

English Abstract

参考文献 (19)

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