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双包层大模场面积保偏掺镱光子晶体光纤研究

赵楠 陈瑰 王一礴 彭景刚 李进延

双包层大模场面积保偏掺镱光子晶体光纤研究

赵楠, 陈瑰, 王一礴, 彭景刚, 李进延
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  • 采用改进的化学气相沉积法和溶液掺杂法制备出掺镱石英光纤预制棒,以该预制棒为有源纤芯制备芯区直径约为30 m的双包层保偏掺镱光子晶体光纤. 模拟计算得到该保偏光纤的模场面积约232 m2,双折射系数B为510-5. 利用该光纤分别进行了脉冲激光和连续激光的放大测试实验,在国内首次实现了高效率的飞秒激光放大,2 m 长的光子晶体光纤可得到1.64 W的激光输出,激光放大斜率效率为49.8%. 同时5 m长的光纤还能够实现8.12 W的连续激光放大输出,斜率效率达到55.9%,具有较高的斜率效率. 此外,该光纤消光比约10 dB,具有良好的保偏特性.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:81100701)资助的课题.
    [1]

    Tnnermann A, Schreiber T, Röser F, Liem A, Höfer S, Zellmer H, Nolte S, Limpert J 2005 J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 38 681

    [2]

    Russell P 2003 Science 299 358

    [3]

    Limpert J, Schreiber T, Clausnitzer T, Zöllner K, Fuchs H, Kley E, Zellmer H, Tnnermann A 2002 Opt. Express 10 628

    [4]

    Hideur A, Chartier T, Ozkul C, Sanchez F 2001 Opt. Lett. 26 1054

    [5]

    Okhotnikov O G, Gomes L, Xiang N, Jouhti T, Grudinin A B 2003 Opt. Lett. 28 1522

    [6]

    Selvas R, Sahu J K, Fu L B, Jang J N, Nilsson J, Grudinin A B, Ylä-Jarkko K H, Alam S A, Turner P W, Moore J 2003 Opt. Lett. 28 1093

    [7]

    Limpert J, Liem A, Reich M, Schreiber T, Nolte S, Zellmer H, Tnnermann A, Broeng J, Petersson A, Jakobsen C 2004 Opt. Express 12 1313

    [8]

    Schreiber T, Röser F, Schmidt O, Limpert J, Iliew R, Lederer F, Petersson A, Jacobsen C, Hansen KP, Broeng J, Tnnermann A 2005 Opt. Express 13 7621

    [9]

    Wang H L, Wang C, Leng Y X, Xu Z Z, Hou L T 2010 Chin. Phys. B 19 054212

    [10]

    Fu B, Li S G, Yao Y Y, Zhang L, Zhang M Y 2011 Chin. Phys. B 20 024209

    [11]

    Chen G, Jiang Z W, Peng J G, Li H Q, Dai N L, Li J Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 144206 (in Chinese) [陈瑰, 蒋作文, 彭景刚, 李海清, 戴能利, 李进延 2012 物理学报 61 144206]

    [12]

    Li S G, Zhang W, Wei Z Y, Zhou G Y, Hou L T 2009 Chin. Phys. B 18 1996

    [13]

    Song Y J, Hu M L, Liu Q W, Li J Y, Chen W, Chai L, Wang Q Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 5045 (in Chinese) [宋有建, 胡明列, 刘庆文, 李进延, 陈伟, 柴路, 王清月 2008 物理学报 57 5045]

    [14]

    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]

    [15]

    Zhao Z Y, Duan K L, Wang J M, Zhao W, Wang Y S 2008 Acta Phys. Sin. 57 6335 (in Chinese) [赵振宇, 段开椋, 王建明, 赵卫, 王屹山 2008 物理学报 57 6335]

    [16]

    Schmidt O, Rothhardt J, Eidam T, Röser F, Limpert J, Tnnermann A 2008 Advanced Solid-State Photonics Nara, Japan, January 27–30, 2008 pMG7

    [17]

    Birks T A, Knight J C, Russell P S J 1997 Opt. Lett. 22 961

    [18]

    Tong W J 2006 Ph. D. Dissertation (Wuhan: Huazhong University of Science and Technology) (in Chinese) [童维军 2006 博士学位论文 (武汉: 华中科技大学)]

    [19]

    MacChesney J B, O’Connor P B 1980 U. S. Patent 4 217 027

  • [1]

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    [2]

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    [3]

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    [4]

    Hideur A, Chartier T, Ozkul C, Sanchez F 2001 Opt. Lett. 26 1054

    [5]

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    Fu B, Li S G, Yao Y Y, Zhang L, Zhang M Y 2011 Chin. Phys. B 20 024209

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    Chen G, Jiang Z W, Peng J G, Li H Q, Dai N L, Li J Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 144206 (in Chinese) [陈瑰, 蒋作文, 彭景刚, 李海清, 戴能利, 李进延 2012 物理学报 61 144206]

    [12]

    Li S G, Zhang W, Wei Z Y, Zhou G Y, Hou L T 2009 Chin. Phys. B 18 1996

    [13]

    Song Y J, Hu M L, Liu Q W, Li J Y, Chen W, Chai L, Wang Q Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 5045 (in Chinese) [宋有建, 胡明列, 刘庆文, 李进延, 陈伟, 柴路, 王清月 2008 物理学报 57 5045]

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    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]

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    [16]

    Schmidt O, Rothhardt J, Eidam T, Röser F, Limpert J, Tnnermann A 2008 Advanced Solid-State Photonics Nara, Japan, January 27–30, 2008 pMG7

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    Tong W J 2006 Ph. D. Dissertation (Wuhan: Huazhong University of Science and Technology) (in Chinese) [童维军 2006 博士学位论文 (武汉: 华中科技大学)]

    [19]

    MacChesney J B, O’Connor P B 1980 U. S. Patent 4 217 027

  • [1] 陈瑰, 蒋作文, 彭景刚, 李海清, 戴能利, 李进延. 空气包层大模场面积掺镱光子晶体光纤研究. 物理学报, 2012, 61(14): 144206. doi: 10.7498/aps.61.144206
    [2] 董小林, 肖虎, 马阎星, 周朴, 郭少锋. 高功率全光纤保偏主振荡功率放大型光纤激光器的实验研究. 物理学报, 2012, 61(6): 064207. doi: 10.7498/aps.61.064207
    [3] 刘博文, 胡明列, 宋有建, 柴 路, 王清月. 亚百飞秒高功率掺镱大模面积光子晶体光纤飞秒激光放大器的实验研究. 物理学报, 2008, 57(11): 6921-6925. doi: 10.7498/aps.57.6921
    [4] 宋有建, 胡明列, 刘博文, 柴 路, 王清月. 高能量掺Yb偏振型大模场面积光子晶体光纤孤子锁模飞秒激光器. 物理学报, 2008, 57(10): 6425-6429. doi: 10.7498/aps.57.6425
    [5] 韩伟涛, 耿鹏程, 侯蓝田. 双包层多芯光子晶体光纤自相干合成的数值分析与实验. 物理学报, 2010, 59(10): 7091-7095. doi: 10.7498/aps.59.7091
    [6] 崔艳玲, 侯蓝田. 一种新型混合双包层光子晶体光纤的色散特性研究. 物理学报, 2010, 59(4): 2571-2576. doi: 10.7498/aps.59.2571
    [7] 段开椋, 赵 卫, 王屹山, 赵振宇, 王建明. 高功率光子晶体光纤放大器实验研究. 物理学报, 2008, 57(10): 6335-6339. doi: 10.7498/aps.57.6335
    [8] 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
    [9] 魏东宾, 赵兴涛, 苑金辉, 孟 佳, 王海云, 周桂耀, 侯蓝田. 一种新型的多包层光子晶体光纤的分析方法. 物理学报, 2008, 57(5): 3011-3015. doi: 10.7498/aps.57.3011
    [10] 延凤平, 李一凡, 王 琳, 龚桃荣, 刘 鹏, 刘 洋, 陶沛琳, 曲美霞, 简水生. 近椭圆内包层高双折射偏振稳定光子晶体光纤设计及特性分析. 物理学报, 2008, 57(9): 5735-5741. doi: 10.7498/aps.57.5735
    [11] 赵兴涛, 郑义, 韩颖, 周桂耀, 侯峙云, 沈建平, 王春, 侯蓝田. 光子晶体光纤包层可见光及红外宽带色散波产生. 物理学报, 2013, 62(6): 064215. doi: 10.7498/aps.62.064215
    [12] 张驰, 胡明列, 宋有建, 张鑫, 柴路, 王清月. 自由耦合输出的大模场面积光子晶体光纤锁模激光器. 物理学报, 2009, 58(11): 7727-7734. doi: 10.7498/aps.58.7727
    [13] 宋有建, 胡明列, 谢辰, 柴路, 王清月. 输出近百纳焦耳脉冲能量的光子晶体光纤锁模激光器. 物理学报, 2010, 59(10): 7105-7110. doi: 10.7498/aps.59.7105
    [14] 张鑫, 胡明列, 宋有健, 柴路, 王清月. 大模场面积光子晶体光纤耗散孤子锁模激光器. 物理学报, 2010, 59(3): 1863-1869. doi: 10.7498/aps.59.1863
    [15] 刘卫华, 彭钦军, 许祖彦, 宋啸中, 王屹山, 刘红军, 赵 卫, 刘雪明. 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] 张大鹏, 胡明列, 谢辰, 柴路, 王清月. 基于非线性偏振旋转锁模的高功率光子晶体光纤飞秒激光振荡器. 物理学报, 2012, 61(4): 044206. doi: 10.7498/aps.61.044206
    [17] 张智猛, 张博, 吴凤娟, 洪伟, 滕建, 贺书凯, 谷渝秋. 等离子体密度对激光拉曼放大机理的影响. 物理学报, 2015, 64(10): 105201. doi: 10.7498/aps.64.105201
    [18] 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
    [19] 王慧琴, 龚旗煌. 随机光纤激光器中光纤与随机介质匹配问题的研究. 物理学报, 2013, 62(21): 214202. doi: 10.7498/aps.62.214202
    [20] 段开椋, 王屹山, 王建明. 两光纤激光器相干合成的实验研究. 物理学报, 2008, 57(9): 5627-5631. doi: 10.7498/aps.57.5627
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-09-04
  • 修回日期:  2013-10-26
  • 刊出日期:  2014-01-05

双包层大模场面积保偏掺镱光子晶体光纤研究

  • 1. 华中科技大学, 武汉光电国家实验室, 武汉 430074
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:81100701)资助的课题.

摘要: 采用改进的化学气相沉积法和溶液掺杂法制备出掺镱石英光纤预制棒,以该预制棒为有源纤芯制备芯区直径约为30 m的双包层保偏掺镱光子晶体光纤. 模拟计算得到该保偏光纤的模场面积约232 m2,双折射系数B为510-5. 利用该光纤分别进行了脉冲激光和连续激光的放大测试实验,在国内首次实现了高效率的飞秒激光放大,2 m 长的光子晶体光纤可得到1.64 W的激光输出,激光放大斜率效率为49.8%. 同时5 m长的光纤还能够实现8.12 W的连续激光放大输出,斜率效率达到55.9%,具有较高的斜率效率. 此外,该光纤消光比约10 dB,具有良好的保偏特性.

English Abstract

参考文献 (19)

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