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光學工程
暗孤子脈沖光纖激光輸出

      光纖激光器以其所具有的結構緊湊、效率高和穩定性好等優點,在超快光學、材料加工及光通信系統等諸多領域得到了廣泛應用。

利用光纖激光器可以產生鎖模光孤子脈沖,使其在傳播過程中形狀、幅度和速度都維持不變。通過精密控制光纖激光器腔內色散,產生的光孤子脈沖又可以分為明孤子脈沖和暗孤子脈沖。

與明孤子脈沖相比,由于暗孤子脈沖具有穩定性高、傳輸距離長、時間抖動小和抗干擾能力強等優點,在精密測量、全光非線性通信和非線性光學等領域具有較高的研究和應用價值。目前,由于暗孤子脈沖產生技術和測量方法的限制,國內外基于光纖激光器的暗孤子脈沖的研究還處于初始階段。


圖1 暗孤子頻譜圖

考慮到暗孤子脈沖的學術意義及其潛在應用價值,中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家實驗室的魏志義研究組基于他們在飛秒光纖激光方面的研究基礎,近年來開展了暗孤子脈沖的相關研究。最近他們不僅實驗上實現了暗孤子脈沖的產生,也得到了暗孤子脈沖在不同鎖模狀態下的多光譜特性,并且激光信噪比高達94 dB,證實了鎖模暗孤子脈沖的高穩定性。主要結果發表在Photonics Research [4, 111 (2016)]上。


圖2 不同偏振態所對應的暗孤子光譜圖

該研究組將倏逝波型二硫化鎢可飽和吸收體與非線性偏振旋轉鎖模光纖激光器相結合,搭建了混合鎖模光纖激光器,實現了高重復頻率暗孤子脈沖光纖激光輸出。研究發現通過精準控制激光器的偏振態,可以有效調控暗孤子的輸出光譜,并首次得到了暗孤子光纖激光器的寬光譜輸出。由于倏逝波型二硫化鎢可飽和吸收體作用,有效提高了激光的信噪比和工作穩定性,實現了系統的長時間穩定運轉,可以滿足超快光學等各類工程應


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