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光学工程
暗孤子脉冲光纤激光输出

      光纤激光器以其所具有的结构紧凑、效率高和稳定性好等优点,在超快光学、材料加工及光通信系统等诸多领域得到了广泛应用。

利用光纤激光器可以产生锁模光孤子脉冲,使其在传播过程中形状、幅度和速度都维持不变。通过精密控制光纤激光器腔内色散,产生的光孤子脉冲又可以分为明孤子脉冲和暗孤子脉冲。

与明孤子脉冲相比,由于暗孤子脉冲具有稳定性高、传输距离长、时间抖动小和抗干扰能力强等优点,在精密测量、全光非线性通信和非线性光学等领域具有较高的研究和应用价值。目前,由于暗孤子脉冲产生技术和测量方法的限制,国内外基于光纤激光器的暗孤子脉冲的研究还处于初始阶段。


图1 暗孤子频谱图

考虑到暗孤子脉冲的学术意义及其潜在应用价值,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室的魏志义研究组基于他们在飞秒光纤激光方面的研究基础,近年来开展了暗孤子脉冲的相关研究。最近他们不仅实验上实现了暗孤子脉冲的产生,也得到了暗孤子脉冲在不同锁模状态下的多光谱特性,并且激光信噪比高达94 dB,证实了锁模暗孤子脉冲的高稳定性。主要结果发表在Photonics Research [4, 111 (2016)]上。


图2 不同偏振态所对应的暗孤子光谱图

该研究组将倏逝波型二硫化钨可饱和吸收体与非线性偏振旋转锁模光纤激光器相结合,搭建了混合锁模光纤激光器,实现了高重复频率暗孤子脉冲光纤激光输出。研究发现通过精准控制激光器的偏振态,可以有效调控暗孤子的输出光谱,并首次得到了暗孤子光纤激光器的宽光谱输出。由于倏逝波型二硫化钨可饱和吸收体作用,有效提高了激光的信噪比和工作稳定性,实现了系统的长时间稳定运转,可以满足超快光学等各类工程应


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