雙波長飛秒光纖啁啾脈衝放大系統獲進展

2020-11-23 OFweek維科網

位於不同光譜範圍的兩個同步強脈衝雷射在非線性光學的研究中具有重要的利用價值。例如，利用同步雙波長雷射脈衝差頻產生長波中紅外（5－20μm）雷射輻射源。

北京交通大學理學院與加拿大滑鐵盧大學物理與天文學系聯合研製出一個緊湊型的雙波長飛秒光纖啁啾脈衝放大系統（X． Su， et al．IEEE JSTQE， vol． 24， no．5， pp． 1－5， 2018）。該系統可以輸出平均功率最高為2．3W，重複頻率為65MHz，譜峰分別位於1025和1085 nm的同步飛秒雷射脈衝。

在預放大器的種子光注入端，研究團隊採用了O／E LAND公司特製的啁啾光纖光柵作為帶阻濾波器（中心波長1055 nm，阻帶寬度60nm）對波長進行選擇，替代了之前使用複雜的分立光柵器件配合凹陷濾波器得到雙波長種子光光源的方案。此外，由於採用了全正色散光子晶體光纖，獲得了比之前報導的更寬且穩定的種子光連續譜。最後，該光纖光柵與光子晶體光纖、光纖隔離器、長度100米的正色散光纖，以及預放大器的摻Yb光纖相熔接，系統的結構得以簡化。

在放大器部分，由於雙波長種子光源進入預放大器的耦合效率得到提高，所以雙波長之間的自發輻射放大噪聲得到了抑制。此外，使用兩個不同的水冷系統分別控制一級和二級放大器泵浦源的工作溫度使得泵浦源輸出波長與摻Yb光纖的吸收譜高度重合，最終，主放大器的平均功率功率為3．5W。

在脈衝壓縮光柵部分，研究團隊繼續沿用了之前的透射式光柵對壓縮方案，對兩個不同波長範圍的雷射脈衝分別進行壓縮，最終得到了波段分別位於1025和1085nm，脈寬分別為900和600 fs，平均功率分別為1．9和0．4W的同步雷射脈衝。理論上來講，根據光譜進行傅立葉變換得到的傅立葉極限脈衝寬度分別為400和290fs，考慮到系統內累積的二階和三階的色散後，理論上最終的壓縮脈衝寬度應為560和400fs，所以，理論和實驗結果依然存在一定的差距。這是由於系統內的自相位調製效應對脈衝造成的扭曲並不能通過光纖的色散補償來消除，需要通過進行脈衝整形才能進一步得到改進。

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