980nm全光纖飛秒雷射器理論及關鍵技術研究

《980nm全光纖飛秒雷射器理論及關鍵技術研究》是依託北京工業大學，由李平雪擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：980nm全光纖飛秒雷射器理論及關鍵技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李平雪
• 依託單位：北京工業大學

項目摘要

高能量980nm飛秒摻鐿光纖雷射器是鈦寶石雷射器的理想替代產品，而且通過倍頻後可以獲得488nm左右的藍綠光，將在海底通信，數字視頻技術等領域發揮重要套用。但980nm雷射由於運行於三能級系統，而且與1030nm四能級系統存在強烈競爭，所以實現高效鎖模運轉存在諸多困難。本項目提出採用全正色散腔光子晶體光纖耗散孤子鎖模技術來成功地解決這些問題。利用光子晶體光纖提供的大模場面積、無截止單模特性有效降低非線性效應；利用其靈活色散設計實現鎖模脈衝的腔外壓縮獲得飛秒；利用SESAM作為鎖模啟動元件，腔內插入980nm濾波器實現耗散孤子鎖模提高單脈衝能量，同時徹底阻止1030nm起振。本項目將對光纖中脈衝形成過程、演化情況以及濾波器在鎖模過程中所起的作用等方面進行詳細的理論及實驗研究，深入分析980nm光纖耗散孤子鎖模雷射器的工作機理，為實現980nm高能量光纖鎖模雷射輸出提供新的理論方法和技術。

結題摘要

本項目主要針對980nm新型鎖模光纖雷射器開展研究，具體分兩個方面研究。一、980nm全光纖振盪器及放大器，其中包括：（1）全光纖980nm NPR鎖模摻鐿磷酸鹽光纖振盪器及放大器。獲得了980nm雷射的輸出，並且以自制的全光纖980nm NPR鎖模雷射器作為種子源，經過兩級全光纖放大器進行放大，得到脈衝寬度178.10ps，最大輸出功率205mW輸出。（2）全光纖980nm NPR和SESEAM鎖模振盪器及放大器，在全正色散980nm鎖模摻鐿光纖雷射器研究中，實現了最大平均輸出功率2mW，脈寬6.6 ps，輸出光譜中心位於978 nm附近，3dB頻寬為4.5nm。經二級全光纖放大後最終獲得平均功率684 mW,脈寬165.6 ps輸出。（3）全光纖線性腔980nm SESAM鎖模振盪器及放大器，其振盪器部分分別採用長腔和短腔的形式實現了連續SESAM鎖模脈衝輸出，其中長腔SESAM鎖模輸出最大輸出功率3.5 mW，脈衝寬度76.27 ps；短腔SESAM鎖模得到最大輸出功率4.4 mW，脈衝寬度61.15 ps。短腔的SESAM鎖模光纖振盪器經過兩級放大後鎖模脈衝序列穩定，輸出功率740 mW。二、980nm光子晶體光纖鎖模振盪器及放大器研究。其中包括：（1）978nm 1.24ps 超短脈衝大模場光子晶體光纖雷射器，研究了一種基於SESAM結合非線性偏振旋轉（NPE）的980nm光子晶體光纖被動鎖模雷射器，振盪器直接輸出最大功率為497 mW，直接輸出脈衝為1.24ps的脈衝輸出。輸出頻譜為中心波長為977.7nm，具有典型的耗散孤子特點。（2) 基於MoS2可飽和吸收體978nm調Q光子晶體光纖雷射器,通過利用CVD法製備了具有多層結構的二硫化鉬可飽和吸收材料。將其作用在980nm 大模場光子晶體光纖雷射中獲得了調Q輸出，驗證了二硫化鉬在980nm波段的可飽和吸收作用。（3）977nm Bi2Te3被動調Q光子晶體光纖雷射器, 設計了利用反射式碲化鉍作為可飽和吸收體，大模場面積光子晶體光纖作為增益光纖的被動調Q實驗，首次實現了基於拓撲絕緣體的977nm調Q脈衝輸出，最大功率為54mW。