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

利用非线性脉冲预整形实现脉冲快速自相似放大

王思佳 顾澄琳 刘博文 宋有建 钱程 胡明列 柴路 王清月

引用本文:
Citation:

利用非线性脉冲预整形实现脉冲快速自相似放大

王思佳, 顾澄琳, 刘博文, 宋有建, 钱程, 胡明列, 柴路, 王清月

Fast self-similar amplification through passive nonlinear pulse pre-shaping

Wang Si-Jia, Gu Cheng-Lin, Liu Bo-Wen, Song You-Jian, Qian Cheng, Hu Ming-Lie, Chai Lu, Wang Qing-Yue
PDF
导出引用
  • 报道了一种通过预先对信号光脉冲非线性整形, 进而在光纤放大器中实现自相似演化的方法. 利用透射光栅对和普通单模光纤组成被动脉冲整形装置, 预先优化脉冲的时域宽度和光谱质量, 使脉冲在光纤放大器中快速演化到自相似子. 研究中首先通过数值模拟对比, 说明了非线性整形对脉冲实现快速自相似放大的关键作用, 提高了放大器输出脉冲质量, 减小了去啁啾脉冲宽度. 实验中, 通过优化非线性整形输出, 在2.2 m 长的掺Yb3+光纤中, 在一定抽运功率范围内均实现了脉冲自相似放大, 去啁啾后得到脉冲宽度60 fs 的变换极限脉冲输出. 这种非线性脉冲预整形方法有效减小了 自相似演化所需光纤长度, 同时降低了自相似放大对种子源质量的要求, 首次将全正色散光纤锁模激光器成功用于自相似放大, 促进了当前自相似放大系统的全光纤化.
    A nonlinear pre-shaper which optimizes initial pulses for self-similar evolution in a following short fiber amplifier is demonstrated. It consists of a pair of transmission gratings and a segment of single mode fiber, by which pulses are shaped temporally and spectrally before amplification. To confirm the benefit of nonlinear pre-shaping for the self-similar evolution, pulse amplifications with and without the nonlinear pre-shaper are simulated. From comparison, pulses optimized by nonlinear pre-shaper show a shorter pulse duration, less pedestal and broader spectrum after amplification and compensation. With this optimization, the self-similar amplification can be realized in a 2.2-meter Yb3+-doped fiber in a large range of pump power, generating 60 fs transform-limited pulses after compression. This nonlinear pre-shaping method can efficiently shorten the fiber length and release the seed quality required for self-similar amplification. An all-normal dispersion mode-locked fiber laser is employed as the seed of a self-similar amplifier for the first time, thus facilitating an all-fiber system.
    • 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: 61227010, 61008015, 61078028)和 教育部高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20100032120057)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Basic Research Program of China (Grant Nos. 2011CB808101, 2010CB327604), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 61227010, 61008015, 61078028), and the Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education of China (Grant No. 20100032120057).
    [1]

    Limpert J, Rser F, Schreiber T, Tnnermann A 2006 IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 12 233

    [2]

    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]

    [3]

    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]

    [4]

    Deng Y, Chien C, Fidric G B, Kafka D J 2009 Opt. Lett. 34 3469

    [5]

    Shah L, Liu Z, Hartl I, Imeshev G, Cho G, Fermann M 2005 Opt. Express 13 4717

    [6]

    Zhou S, Kuznetsova L, Chong A, Wise F 2005 Opt. Express 13 4869

    [7]

    Xie C, Liu B, Niu H, Song Y, Li Y, Hu M, Zhang Y, Shen W, Liu X, Wang C 2011 Opt. Lett. 36 4149

    [8]

    Fermann E M, Kruglov I V, Thomsen C B, Dudley M J, Harvey D J 2000 Phys. Rev. Lett. 84 6010

    [9]

    Kruglov I V, Peacock C A, Harvey D J, Dudley M J 2002 J. Opt. Soc. Am. B 19 461

    [10]

    Chang Q G, Galvanauskas A, Winful G H, Norris B T 2004 Opt. Lett. 29 2647

    [11]

    Paschotta R, Nilsson J, Tropper C A, Hanna C D 1997 IEEE J. Quantum Electron. 33 1049

    [12]

    Finot C, Parmigiani F, Petropoulos P, Richardson J D 2006 Opt. Express 14 3161

    [13]

    Finot C, Provost L, Petropoulos P, Richardson J D 2007 Opt. Express 15 852

    [14]

    Oberthaler M, Hopfel A R 1993 Appl. Phys. Lett. 63 1017

    [15]

    Zaouter Y, Papadopoulos N D, Hanna M, Druon F, Cormier E, Georges P 2007 Opt. Express 15 9372

    [16]

    Fang X H, Hu M L, Song Y J, Xie C, Chai L, Wang Q Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 064208 (in Chinese) [方晓惠, 胡明列, 宋有建, 谢辰, 柴路, 王清月 2011 物理学报 60 064208]

  • [1]

    Limpert J, Rser F, Schreiber T, Tnnermann A 2006 IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 12 233

    [2]

    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]

    [3]

    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]

    [4]

    Deng Y, Chien C, Fidric G B, Kafka D J 2009 Opt. Lett. 34 3469

    [5]

    Shah L, Liu Z, Hartl I, Imeshev G, Cho G, Fermann M 2005 Opt. Express 13 4717

    [6]

    Zhou S, Kuznetsova L, Chong A, Wise F 2005 Opt. Express 13 4869

    [7]

    Xie C, Liu B, Niu H, Song Y, Li Y, Hu M, Zhang Y, Shen W, Liu X, Wang C 2011 Opt. Lett. 36 4149

    [8]

    Fermann E M, Kruglov I V, Thomsen C B, Dudley M J, Harvey D J 2000 Phys. Rev. Lett. 84 6010

    [9]

    Kruglov I V, Peacock C A, Harvey D J, Dudley M J 2002 J. Opt. Soc. Am. B 19 461

    [10]

    Chang Q G, Galvanauskas A, Winful G H, Norris B T 2004 Opt. Lett. 29 2647

    [11]

    Paschotta R, Nilsson J, Tropper C A, Hanna C D 1997 IEEE J. Quantum Electron. 33 1049

    [12]

    Finot C, Parmigiani F, Petropoulos P, Richardson J D 2006 Opt. Express 14 3161

    [13]

    Finot C, Provost L, Petropoulos P, Richardson J D 2007 Opt. Express 15 852

    [14]

    Oberthaler M, Hopfel A R 1993 Appl. Phys. Lett. 63 1017

    [15]

    Zaouter Y, Papadopoulos N D, Hanna M, Druon F, Cormier E, Georges P 2007 Opt. Express 15 9372

    [16]

    Fang X H, Hu M L, Song Y J, Xie C, Chai L, Wang Q Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 064208 (in Chinese) [方晓惠, 胡明列, 宋有建, 谢辰, 柴路, 王清月 2011 物理学报 60 064208]

  • [1] 林贤峰, 张志伦, 邢颍滨, 陈瑰, 廖雷, 彭景刚, 李海清, 戴能利, 李进延. 基于M型掺镱光纤的近单模2 kW光纤放大器. 物理学报, 2022, 71(3): 034205. doi: 10.7498/aps.71.20211751
    [2] 林贤峰, 张志伦, 邢颍滨, 陈瑰, 廖雷, 彭景刚, 李海清, 戴能利, 李进延. 基于M型掺镱光纤的近单模2 kW光纤放大器. 物理学报, 2021, (): . doi: 10.7498/aps.70.20211751
    [3] 吕志国, 杨直, 李峰, 李强龙, 王屹山, 杨小君. 基于光纤中超短脉冲非线性传输机理与特定光谱选择技术的多波长飞秒激光的产生. 物理学报, 2018, 67(18): 184205. doi: 10.7498/aps.67.20181026
    [4] 曹涧秋, 刘文博, 陈金宝, 陆启生. 单模热致超大模场掺镱光纤放大器的数值研究. 物理学报, 2017, 66(6): 064201. doi: 10.7498/aps.66.064201
    [5] 罗亿, 王小林, 张汉伟, 粟荣涛, 马鹏飞, 周朴, 姜宗福. 光纤放大器放大自发辐射特性与高温易损点位置. 物理学报, 2017, 66(23): 234206. doi: 10.7498/aps.66.234206
    [6] 刘雅坤, 王小林, 粟荣涛, 马鹏飞, 张汉伟, 周朴, 司磊. 相位调制信号对窄线宽光纤放大器线宽特性和受激布里渊散射阈值的影响. 物理学报, 2017, 66(23): 234203. doi: 10.7498/aps.66.234203
    [7] 杨帅帅, 滕浩, 何鹏, 黄杭东, 王兆华, 董全力, 魏志义. 基于大基模体积的10 mJ飞秒钛宝石激光再生放大器. 物理学报, 2017, 66(10): 104209. doi: 10.7498/aps.66.104209
    [8] 董繁龙, 葛廷武, 张雪霞, 谭祺瑞, 王智勇. 300 W侧面分布式抽运掺Yb全光纤放大器. 物理学报, 2015, 64(8): 084205. doi: 10.7498/aps.64.084205
    [9] 沈忠伟, 王兆华, 范海涛, 秦爽, 滕浩, 何鹏, 魏志义. 输出能量4mJ的1kHz飞秒掺钛蓝宝石激光再生放大研究. 物理学报, 2014, 63(10): 104211. doi: 10.7498/aps.63.104211
    [10] 姜曼, 肖虎, 周朴, 王小林, 刘泽金. 高功率、低量子亏损同带抽运掺镱光纤放大器. 物理学报, 2013, 62(4): 044210. doi: 10.7498/aps.62.044210
    [11] 张伟, 滕浩, 王兆华, 沈忠伟, 刘成, 魏志义. 采用环形再生腔结构的飞秒激光啁啾脉冲放大研究. 物理学报, 2013, 62(10): 104211. doi: 10.7498/aps.62.104211
    [12] 杜文博, 冷进勇, 朱家健, 周朴, 许晓军, 舒柏宏. 增益竞争双波长放大单频光纤放大器理论研究 . 物理学报, 2012, 61(11): 114203. doi: 10.7498/aps.61.114203
    [13] 肖虎, 冷进勇, 吴武明, 王小林, 马阎星, 周朴, 许晓军, 赵国民. 同带抽运高效率光纤放大器. 物理学报, 2011, 60(12): 124207. doi: 10.7498/aps.60.124207
    [14] 杨若夫, 杨平, 沈锋. 基于能动分块反射镜的两路光纤放大器相位探测及其相干合成实验研究. 物理学报, 2009, 58(12): 8297-8301. doi: 10.7498/aps.58.8297
    [15] 任广军, 魏臻, 张强, 姚建铨. 掺钕保偏光纤放大器的研究. 物理学报, 2009, 58(6): 3897-3902. doi: 10.7498/aps.58.3897
    [16] 王春灿, 张 帆, 童 治, 宁提纲, 简水生. 大功率单频多芯光纤放大器中抑制受激布里渊散射的分析. 物理学报, 2008, 57(8): 5035-5044. doi: 10.7498/aps.57.5035
    [17] 赵振宇, 段开椋, 王建明, 赵 卫, 王屹山. 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
    [18] 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
    [19] 肖 瑞, 侯 静, 姜宗福, 刘 明. 三路光纤放大器相干合成技术的实验研究. 物理学报, 2006, 55(12): 6464-6469. doi: 10.7498/aps.55.6464
    [20] 程 成, 张 航. 半导体纳米晶体PbSe量子点光纤放大器. 物理学报, 2006, 55(8): 4139-4144. doi: 10.7498/aps.55.4139
计量
  • 文章访问数:  3105
  • PDF下载量:  771
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-01-15
  • 修回日期:  2013-03-27
  • 刊出日期:  2013-07-05

利用非线性脉冲预整形实现脉冲快速自相似放大

  • 1. 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 光电信息技术科学教育部重点实验室, 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: 61227010, 61008015, 61078028)和 教育部高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20100032120057)资助的课题.

摘要: 报道了一种通过预先对信号光脉冲非线性整形, 进而在光纤放大器中实现自相似演化的方法. 利用透射光栅对和普通单模光纤组成被动脉冲整形装置, 预先优化脉冲的时域宽度和光谱质量, 使脉冲在光纤放大器中快速演化到自相似子. 研究中首先通过数值模拟对比, 说明了非线性整形对脉冲实现快速自相似放大的关键作用, 提高了放大器输出脉冲质量, 减小了去啁啾脉冲宽度. 实验中, 通过优化非线性整形输出, 在2.2 m 长的掺Yb3+光纤中, 在一定抽运功率范围内均实现了脉冲自相似放大, 去啁啾后得到脉冲宽度60 fs 的变换极限脉冲输出. 这种非线性脉冲预整形方法有效减小了 自相似演化所需光纤长度, 同时降低了自相似放大对种子源质量的要求, 首次将全正色散光纤锁模激光器成功用于自相似放大, 促进了当前自相似放大系统的全光纤化.

English Abstract

参考文献 (16)

目录

    /

    返回文章
    返回