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北大教授研制掺铒光纤激光器取得重大突破

2013-07-20 00:06
小伊琳
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  高重复频率的飞秒光纤激光器在光学技术的很多方面都有重要应用,比如:激光频率梳、高速光采样,生物成像等。而其产生的傅里叶变换极限脉冲也可以应用在多方面,例如高速率相干光通信。

  对于环形腔掺铒光纤激光器来说,将腔长做短使其工作在高重复频率并不容易。首先,硅基光纤的掺杂浓度不能太高,这意味着增益光纤不能太短;即便使用最高掺杂的增益光纤,其色散仍是正的,而腔内较大的正色散不利于锁模的启动,并且很难获得傅里叶变换受限脉冲,必须有一段色散补偿光纤。这样就大大限制了激光器的腔长及重复频率。其次,常规的泵浦用波分复用器的长度也限制了腔长的缩短。

  近日,北京大学张志刚教授所在的研究小组利用波分复用准直器(WDM-collimator)和色散补偿的方法成功实现了掺铒光纤激光器的高频非线性偏振旋转锁模激光输出。

  WDM-collimator能将一系列波长不同的光信号耦合成一束,沿着单根光纤传输,然后在接收端再将合成的光信号分开。

  实验中,他们将该复合器件置于掺铒光纤激光器中,这样就大大缩短了激光器腔长;同时,他们又采用色散符号相反的两种铒增益光纤,从而可以在不显著减少增益的情况下实现色散补偿。利用非线性偏振旋转锁模,实验获得了较高重复频率(325 MHz)的近似傅里叶变换受限飞秒脉冲(123 fs)。

  该掺铒激光器无需腔外压缩,自启动的同时能够长时间稳定锁模,这些对于其在实际中的应用具有重要意义。在后续工作中,该研究组已经制备出一种损耗更小的WDM-collimator,能够进一步减少腔内损耗,增加腔内脉冲能量,并有望实现掺铒光纤更高重复频率的飞秒脉冲激光。

  相关背景:

  张志刚教授,澳大利亚莫纳什大学博士学位,现任职于北京大学信息科学技术学院,研究领域为超快激光物理。北京大学信息科学技术学院,是北京大学的一个学院,成立于2002年9月。第一任院长由何新贵院士担任,院长为梅宏。

  北京大学信息学科50多年的发展,见证了我国信息科学技术的创建和发展。在这里诞生了我国信息科学技术发展的多个第一:我国第一台百万次数字计算机── 150机,第一块大规模集成电路── 1024位MOS随机存储器,第一个并改变了印刷产业的汉字激光照排系统,第一个多通道操作系统,第一台原子钟,第一个大规模商用指纹识别系统,第一个大型软件工程环境,第一个波分复用光纤通信系统,第一个CDMA甚小口径卫星通信系统;被国际上称为吴氏理论的银氧铯阴极光电发射的物理模型,国际上第一个螺旋型氧化钛纳米管模型,国际上第一个无需掺杂的单根单壁碳纳米管等等。

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