基於光子晶體光纖的短波長光纖參量振盪器的研究

《基於光子晶體光纖的短波長光纖參量振盪器的研究》是依託清華大學，由楊四剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於光子晶體光纖的短波長光纖參量振盪器的研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：楊四剛
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

本項目主要研究基於光子晶體光纖的短波長光纖參量振盪器，可在傳統雷射器不能發光的波段提供可調的光輸出。利用光子晶體光纖靈活的色散特性，可靈活地選擇泵浦波長。泵浦源採用擬研製的中心波長位於1064 nm鎖模光纖雷射器。經過摻鐿光纖放大器放大後泵浦光子晶體光纖。首先研究基於光子晶體光纖的參量放大器。研究其增益特性以及影響增益的各種因素。分別使泵浦波長位於正常色散區和反常色散區，研究其對參量增益的影響。研究基於光子晶體光纖的參量振盪器。分析腔內色散管理和泵浦損耗對脈衝演化的影響，建立理論分析模型。研究大波長範圍的可調輸出，在1微米附近輸出波長調節範圍預計可達450 nm。研究參量振盪器對脈衝的壓縮作用，產生超短光脈衝輸出，並且脈衝穩定性好。研究影響參量轉化效率的關鍵因素，進一步提高轉化效率。

結題摘要

光子晶體光纖具有非常靈活的色散特性，其零色散波長可以分布在從可見光到近紅外的幾乎“任意”波長。基於光子晶體光纖的參量放大器可以在幾乎”任意“波長提供光增益。因此，基於光子晶體光纖的參量振盪器可在一般雷射器不能發光的非傳統波段提供可調諧的輻射。本項目主要研究了基於零色散波長在1060 nm附近的光纖參量振盪器。該參量光源在新一代生物醫學成像和生物光譜分析領域具有廣泛的套用。零色散在1060 nm的光子晶體光纖是項目研究的核心器件。理論設計了適合工藝拉制的光子晶體光纖。依託工業界進行了光纖拉制。拉制出八種尺寸漸變的光子晶體光纖。經實驗驗證其零色散波長均在1060 nm附近。研製了鎖模摻鐿光纖雷射器，輸出脈衝經壓縮後脈衝寬度為15.4 ps，脈衝重複率25.4 MHz，波長調諧範圍36 nm。採用鎖模摻鐿光纖雷射器做泵浦，自製的光子晶體光纖做增益介質，進行了光纖參量放大器的研究。增益高達52.9 dB, ASE參量增益譜可覆蓋927nm~ 1228nm. 當泵浦位於零色散波長附近正常色散區，首次實現了這一波段大波長跨度窄帶光放大。系統研究了全光纖的光子晶體光纖參量振盪器，其輸出波長調諧範圍高達340 nm。研究了多種不同的波長調諧機制。深入研究了影響能量轉化效率的關鍵物理機制。提出了一種高能量轉換效率的振盪腔結構，將能量轉換效率從之前文獻報導的3%提高到了36%。這一成果被Electrocnis Letters予以專題報導。項目共發表學術論文20篇，其中SCI收錄論文10篇。培養博士畢業生兩名，碩士畢業生一名。其中一名博士生獲評”2014年清華大學學術新秀“，一名碩士生獲評”2014年北京市優秀畢業生“。