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光子晶体光纤飞秒激光非线性放大系统的耦合动力学过程研究

石俊凯 柴路 赵晓薇 李江 刘博文 胡明列 栗岩锋 王清月

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光子晶体光纤飞秒激光非线性放大系统的耦合动力学过程研究

石俊凯, 柴路, 赵晓薇, 李江, 刘博文, 胡明列, 栗岩锋, 王清月

Coupling dynamics for a photonic crystal fiber femtosecond laser nonlinear amplification system

Shi Jun-Kai, Chai Lu, Zhao Xiao-Wei, Li Jiang, Liu Bo-Wen, Hu Ming-Lie, Li Yan-Feng, Wang Qing-Yue
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  • 构建了掺镱大模场面积单偏振光子晶体光纤飞秒激光非线性放大系统. 讨论了腔内净色散量和抽运功率对振荡级输出参数的影响和振荡级参数对放大级输出参数的影响. 在本实验条件下, 当腔内净色散量取较大负色散时, 振荡级直接输出的脉冲更宽, 且携带更少的啁啾. 当振荡级抽运4.53 W时, 选择最接近变换极限的脉冲作为种子脉冲, 放大级在60 W抽运时输出压缩后无基底的短脉冲, 宽度为45.7 fs, 平均功率28 W. 振荡级抽运功率增加到5.08 W, 放大级抽运70 W时, 获得最高输出功率34.5 W, 对应脉宽53.5 fs.
    A femtosecond laser single-stage nonlinear amplification system composed of Yb-doped large-mode-area single-polarization photonic crystal fibers is demonstrated. Effects of net cavity dispersion and pump power on oscillator output parameters and the evolution dynamics of the amplified pulse after compression are discussed for different seed pulse parameters. Under the experimental conditions in this paper, the longer and less chirped pulses are obtained with a larger negative net intracavity dispersion in the oscillator. When a nearly-transform-limited pulse is chosen as seed pulse nder the condition of oscillator pump power of 4.53 W, the shortest nearly-pedestal-free amplified pulse is achieved under the amplifier pump power of 60 W after the dispersion is compensated by a grating pair, in which the pulse duration is 45.7 fs with an average power of 28 W at a refletition frequency of 42 MHz. When the oscillator pump power is increased to 5.08 W and most nearly-transform-limited pulses under the pump condition are selected as the seed pulses, the maximum average power of 34.5 W with a duration of 53.5 fs is obtained at an amplifier pump power of 70 W.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2010CB327604, 2011CB808101, 2014CB339800)、国家自然科学基金(批准号: 61377041, 61322502, 61377047, 61027013), 高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20110032110056)和长江学者和创新团队发展计划(批准号: IRT13033)资助的课题.
    • Funds: Project supported in part by the National Basic Research Program of China (Grant Nos. 2010CB327604, 2011CB808101, 2014CB339800), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 61377041, 61322502, 61377047, 61027013), the Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education of China (Grant No. 20110032110056), and the Program for Changjiang Scholars and Innovative Research Team in University of China (Grant No. IRT13033).
    [1]

    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

    [2]

    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]

    [3]

    Zhao N, Chen G, Wang Y B, Peng J G, Li J Y 2014 Acta Phys. Sin. 63 024202 (in Chinese) [赵楠, 陈瑰, 王一礡, 彭景刚, 李进延 2014 物理学报 63 024202]

    [4]

    Xiao R, Hou J, Jiang Z F, Liu M 2006 Acta Phys. Sin. 55 6464 (in Chinese) [肖瑞, 侯静, 姜宗福, 刘明 2006 物理学报 55 6464]

    [5]

    Seise E, Klenke A, Limpert J, Tnnermann A 2010 Opt. Express 18 27827

    [6]

    Eidam T, Hanf S, Seise E, Andersen T V, Gabler T, Wirth C, Schreiber T, Limpert J, Tnnermann A 2010 Opt. Lett. 35 94

    [7]

    Wan P, Yang L M, Liu J 2013 Opt. Express 21 29854

    [8]

    Röser F, Eidam T, Rothhardt J, Schmidt O, Schimpf D N, Limpert J, Tnnermann A 2007 Opt. Lett. 32 3495

    [9]

    Renninger W H, Chong A, Wise F W 2008 Opt. Lett. 33 3025

    [10]

    Chichkov N B, Hapke C, Hausmann K, Theeg T, Wandt D, Morgner U, Neumann J, Kracht D 2011 Opt. Express 19 3647

    [11]

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

    [12]

    Schreiber T, Schimpf D, Mller D, Röser F, Limpert J, Tnnermann A 2007 J. Opt. Soc. Am. B 24 1809

    [13]

    Zaouter Y, Papadopoulos D N, Hanna M, Boullet J, Huang L, Aguergaray C, Druon F, Mottay E, Georges P, Cormier E 2008 Opt. Lett. 33 107

    [14]

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

    [15]

    Shi J K, Chai L, Zhao X W, Li J, Niu H L, Hu M L, Li Y F, Wang Q Y 2014 Chinese J Laser 41 2001 (in Chinese) [石俊凯, 柴路, 赵晓薇, 李江, 刘博文, 胡明列, 栗岩锋, 王清月 2014 中国激光 41 2001]

    [16]

    Agrawal G P 2007 Nonlinear Fiber Optics (4th Ed.) (New York: Academic Press) pp41-45

  • [1]

    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

    [2]

    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]

    [3]

    Zhao N, Chen G, Wang Y B, Peng J G, Li J Y 2014 Acta Phys. Sin. 63 024202 (in Chinese) [赵楠, 陈瑰, 王一礡, 彭景刚, 李进延 2014 物理学报 63 024202]

    [4]

    Xiao R, Hou J, Jiang Z F, Liu M 2006 Acta Phys. Sin. 55 6464 (in Chinese) [肖瑞, 侯静, 姜宗福, 刘明 2006 物理学报 55 6464]

    [5]

    Seise E, Klenke A, Limpert J, Tnnermann A 2010 Opt. Express 18 27827

    [6]

    Eidam T, Hanf S, Seise E, Andersen T V, Gabler T, Wirth C, Schreiber T, Limpert J, Tnnermann A 2010 Opt. Lett. 35 94

    [7]

    Wan P, Yang L M, Liu J 2013 Opt. Express 21 29854

    [8]

    Röser F, Eidam T, Rothhardt J, Schmidt O, Schimpf D N, Limpert J, Tnnermann A 2007 Opt. Lett. 32 3495

    [9]

    Renninger W H, Chong A, Wise F W 2008 Opt. Lett. 33 3025

    [10]

    Chichkov N B, Hapke C, Hausmann K, Theeg T, Wandt D, Morgner U, Neumann J, Kracht D 2011 Opt. Express 19 3647

    [11]

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

    [12]

    Schreiber T, Schimpf D, Mller D, Röser F, Limpert J, Tnnermann A 2007 J. Opt. Soc. Am. B 24 1809

    [13]

    Zaouter Y, Papadopoulos D N, Hanna M, Boullet J, Huang L, Aguergaray C, Druon F, Mottay E, Georges P, Cormier E 2008 Opt. Lett. 33 107

    [14]

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

    [15]

    Shi J K, Chai L, Zhao X W, Li J, Niu H L, Hu M L, Li Y F, Wang Q Y 2014 Chinese J Laser 41 2001 (in Chinese) [石俊凯, 柴路, 赵晓薇, 李江, 刘博文, 胡明列, 栗岩锋, 王清月 2014 中国激光 41 2001]

    [16]

    Agrawal G P 2007 Nonlinear Fiber Optics (4th Ed.) (New York: Academic Press) pp41-45

  • [1] 王井上, 王栋梁, 常国庆. 基于色散管理的自相位调制光谱展宽滤波技术. 物理学报, 2023, 72(9): 094205. doi: 10.7498/aps.72.20230088
    [2] 王晓英, 邢宇婷, 陈润植, 贾雪琦, 吴继华, 江进, 李连勇, 常国庆. 基于自相位调制光谱选择驱动的无标记自发荧光多倍频显微镜系统. 物理学报, 2022, 71(10): 104204. doi: 10.7498/aps.71.20212282
    [3] 王佳强, 吴志芳, 冯素春. 正常色散高非线性石英光纤优化设计及平坦光频率梳产生. 物理学报, 2022, 71(23): 234209. doi: 10.7498/aps.71.20221115
    [4] 盛泉, 王盟, 史朝督, 田浩, 张钧翔, 刘俊杰, 史伟, 姚建铨. 基于锯齿波脉冲抑制自相位调制的高功率窄线宽单频脉冲光纤激光放大器. 物理学报, 2021, 70(21): 214202. doi: 10.7498/aps.70.20210496
    [5] 孙天娇, 钱轩, 尚雅轩, 刘剑, 王开友, 姬扬. 相干彩虹的形成机制. 物理学报, 2018, 67(18): 184204. doi: 10.7498/aps.67.20180888
    [6] 粟荣涛, 肖虎, 周朴, 王小林, 马阎星, 段磊, 吕品, 许晓军. 窄线宽脉冲光纤激光的自相位调制预补偿研究. 物理学报, 2018, 67(16): 164201. doi: 10.7498/aps.67.20180486
    [7] 江俊峰, 黄灿, 刘琨, 张永宁, 王双, 张学智, 马喆, 陈文杰, 于哲, 刘铁根. 用于CARS激发源的全光纤飞秒脉冲谱压缩. 物理学报, 2017, 66(20): 204207. doi: 10.7498/aps.66.204207
    [8] 洪伟毅. 强时间非局域系统中自相位调制诱导的“脉冲镜像”啁啾. 物理学报, 2015, 64(2): 024214. doi: 10.7498/aps.64.024214
    [9] 石俊凯, 柴路, 赵晓薇, 刘博文, 胡明列, 栗岩锋, 王清月. 基于10 m光子晶体光纤的放大自相似锁模振荡器研究. 物理学报, 2015, 64(18): 184210. doi: 10.7498/aps.64.184210
    [10] 韩庆生, 乔耀军, 李蔚. 基于全光时域分数阶傅里叶变换的光脉冲最小损伤传输新方法. 物理学报, 2011, 60(1): 014219. doi: 10.7498/aps.60.014219
    [11] 马文文, 李曙光, 尹国冰, 冯荣普, 付博. 反常色散锥形微结构光纤中高效率脉冲压缩研究. 物理学报, 2010, 59(7): 4720-4725. doi: 10.7498/aps.59.4720
    [12] 赵文礼, 夏炜, 刘鹏, 王林泽. 基于混沌理论的微弱信号放大原理与方法研究. 物理学报, 2010, 59(5): 2962-2970. doi: 10.7498/aps.59.2962
    [13] 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
    [14] 任常愚, 孙秀冬, 裴延波. 向列相液晶中弱光引致各向异性衍射图样的研究. 物理学报, 2009, 58(1): 298-303. doi: 10.7498/aps.58.298.1
    [15] 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
    [16] 陈泳竹, 李玉忠, 徐文成. 色散平坦渐减光纤产生平坦超宽超连续谱的特性研究. 物理学报, 2008, 57(12): 7693-7698. doi: 10.7498/aps.57.7693
    [17] 夏 舸, 黄德修, 元秀华. 正常色散平坦光纤中皮秒抽运脉冲超连续谱的形成研究. 物理学报, 2007, 56(4): 2212-2217. doi: 10.7498/aps.56.2212
    [18] 步 扬, 王向朝. 基于频域相位共轭技术的交叉相位调制所致失真的复原. 物理学报, 2005, 54(10): 4747-4753. doi: 10.7498/aps.54.4747
    [19] 吴国华, 郭 弘, 刘明伟, 邓冬梅, 刘时雄. 尾波场与相对论效应对激光脉冲自相位调制及频移影响的比较研究. 物理学报, 2005, 54(7): 3213-3220. doi: 10.7498/aps.54.3213
    [20] 沈宇震, 王清月, 邢歧荣, 石季英. 啁啾脉冲激光放大中的自相位调制效应. 物理学报, 1996, 45(2): 214-221. doi: 10.7498/aps.45.214
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-10-16
  • 修回日期:  2014-11-02
  • 刊出日期:  2015-05-05

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