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基于线性正色散器件与多通单元的锁模光纤激光振荡器
结题报告
批准号:
61605142
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
19.0 万元
负责人:
谢辰
依托单位:
学科分类:
F0502.光子与光电子器件
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
范锦涛、余佳、袁文佳、杨陈楹
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中文摘要
兆赫兹重复频率的锁模激光系统在透明电介质内写波导具有独特的优势,该重复频率被证明能够在玻璃内有效制备高质量低损耗的波导。目前满足此应用要求的几种锁模激光系统中,光纤啁啾放大系统和基于腔倒空的固体激光系统只能输出百飞秒的激光脉冲,限制了此类系统的应用范围。基于多通单元的钛宝石锁模激光系统的成本又比较高,限制了飞秒激光的普及。本项目旨在基于将线性色散器件和多通单元技术相结合的方案,研究并构建兆赫兹重复频率的低成本高质量飞秒光纤激光振荡系统。设计并制备本身不具有非线性而仅提供正色散的介质薄膜器件,将其用于全正色散的锁模光纤激光振荡系统内,进一步展宽腔内脉冲的时域脉宽进而降低峰值功率,克服脉冲积累过多的非线性相移对输出脉冲能量的限制,输出高能量的飞秒激光脉冲。
英文摘要
Waveguide writing in transparent dielectrics can benefit a lot from the unique properties of ultrashort pulses delivered from mode-locked lasers working at megahertz repetition rate, and this repetition rate was found to be favorable to fabrication of high-quality and low-loss waveguide in glass samples. Several mode-locked lasers for such applications, such as the fiber chirped pulse amplifier lasers and cavity dumping based solid state lasers, can only deliver ultrashort pulses with pulse duration of hundreds of femtosecond. This relatively long duration limits the application fields of these systems. The high cost of the multipass-cell (MPC) based Ti Sapphire mode-locked lasers still limit the popularization of fs-laser-based applications. This project proposes a solution to building a low-cost and high quality mode-locked fiber oscillator system working at megahertz repetition rate, which is based on the combination of the MPC and the linear dispersion devices. In this project, we plan to design and fabricate dielectric thin-film based devices providing normal dispersion without nonlinearity. Application of this device into the development of mode-locked fiber lasers in all normal-dispersion regime may further broaden the intracavity pulse durations. Thus, the reduced peak power may result in lowered nonlinear phase-shift, allowing a mode-locked fiber laser to deliver fs pulses with enhanced pulse energies.
飞秒激光由于具有高峰值功率、窄脉宽等特点,已经广泛应用于基础物理、微纳加工、精密计量以及非线性成像等领域。虽然飞秒激光技术经历了近40年的发展,但由于相应的光源结构复杂、成本较高、需专人维护,仍未实现大规模的普及与推广。本项目旨在构建高性能的兆赫兹高能量锁模光纤激光振荡器,以相对简单的结构实现更加便利的高性能飞秒激光源,进而推广飞秒激光技术的进一步应用。项目执行期间,基于线性正色散装置设计了多种谐振腔,其中基于单光栅和数字微镜阵列的方案,能够实现波长调谐与锁模状态切换的锁模光纤激光振荡器,极大提高了飞秒激光振荡系统的便利性。在后续工作中,广泛采用多通单元将激光器的重复频率由数十兆赫兹降至兆赫兹,进而以有限的泵浦功率达到更高输出脉冲能量水平。同时,以实验探索结合脉冲动力学仿真的方式,重点研究了影响脉冲能量提升的现实因素与解决方案,并努力探索了背后的物理机制。最终实现了直接输出能量超过1微焦耳的锁模光纤激光振荡器,压缩后的脉宽为41飞秒,对应的脉冲峰值功率达到13兆瓦,该系列指标达到了同类激光器的新高度。此外,对结合了结构光场的飞秒激光开展了精密调控的探索研究,在突然自会聚光场、贝塞尔光场、飞秒参量放大的涡旋光场以及矢量光场等方面,开展了探索性的研究。上述工作的开展能够将飞秒激光技术更便利的推进至更广泛的应用中。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2018
期刊:Chinese Optics Letters
影响因子:3.5
作者:Yuquan Zhang;Xiujie Dou Yong Yang Chen Xie Jing Bu Changjun;Xiaocong Yuan.
通讯作者:Xiaocong Yuan.
Scaling the abruptly autofocusing beams in the direct-space
在直接空间中缩放突然自动聚焦的光束
DOI:10.1364/oe.25.030598
发表时间:2017
期刊:Optics Express
影响因子:3.8
作者:Zhenyu Zhao;Chen Xie;D;an Ni;Yuquan Zhang;Yanfeng Li;Francois Courvoisier;Minglie Hu
通讯作者:Minglie Hu
DOI:--
发表时间:2018
期刊:光学学报
影响因子:--
作者:倪丹丹;谢辰;赵振宇;肖娜;张聿全;胡明列
通讯作者:胡明列
DOI:10.3788/col201715.030007
发表时间:2017-02
期刊:Chinese Optics Letters
影响因子:3.5
作者:Yuquan Zhang;Xiujie Dou;Yong Yang;C. Xie;J. Bu;C. Min;and Xiaocong Yuan;Xiaocong Yuan
通讯作者:Yuquan Zhang;Xiujie Dou;Yong Yang;C. Xie;J. Bu;C. Min;and Xiaocong Yuan;Xiaocong Yuan
DOI:10.1364/ol.43.002848
发表时间:2018-06-15
期刊:OPTICS LETTERS
影响因子:3.6
作者:Liu, Wu;Shi, Haosen;Hu, Minglie
通讯作者:Hu, Minglie
面向透明材料处理的超快激光原位表征与调控研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    52万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    谢辰
  • 依托单位:
国内基金
海外基金