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研究进展

金刚石钠导星激光器

很久以前,就考虑采用金刚石拉曼激光器来产生钠导星激光器。但是,由于CVD金刚石难以获取,一直没有机会。近两年,我们与澳大利亚麦考瑞大学Mildren教授课题组合作开展了光纤激光泵浦的金刚石拉曼激光器研究,其中一项重要目标是实现589nm的高功率钠导星激光输出。近期,在联合培养博士生杨学宗的努力下,取得了突破性进展,结果发表于OL上:

Xuezong Yang, Ondrej Kitzler, David J. Spence, Zhenxu Bai, Yan Feng, and Richard P. Mildren, “Diamond sodium guide star laser,” Opt. Lett. 45, 1898-1901 (2020)

采用窄线宽的1018nm掺镱光纤激光泵浦CVD金刚石,产生1178nm拉曼激光,LBO腔内倍频,获得了最大22W的589nm激光输出。总的光光(976nm至589nm)效率达18.6%,为现有钠导星激光技术中最高。

该工作开启了一种新的钠导星激光技术。

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研究进展

高功率单频780nm激光器,用于量子信息技术

铷原子是量子信息技术中广泛应用的物理介质。对它的操控,包括冷却,需要高光束质量的单频780nm激光。对于像大型原子干涉仪等先进量子技术应用,需要高功率(数十瓦)的780nm激光。

近期,我们小组在这个方向上做了一点工作,基于我们在高功率拉曼光纤激光器和高效率倍频方面的研究基础。研制了一台高功率的1480nm拉曼光纤激光器,用它来同带泵浦掺铒光纤放大器,实现了高功率高效率的1560nm单频激光放大。由于增益光纤很短,受激布里渊散射得到抑制,获得了50W的单频1560nm激光。采用 MgO:PPLN 晶体倍频后,获得了21.2W的连续波单频780nm激光。结果发表于Optics Letters:
J. Dong, X. Zeng, S. Cui, J. Zhou, and Y. Feng, “More than 20 W fiber-based continuous-wave single frequency laser at 780 nm,” Opt. Express 27(24), 35362 (2019).

这个工作很好地结合了我们小组的技术特色,高功率拉曼光纤激光器、高功率单频光纤放大器,和高效率倍频。

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科普

激光干涉引力波探测器——人类的宇宙助听器

LIGO报道了另一个引力波信号。

想起来,上个月为《物理》杂志写的LIGO的光学和激光技术的科普论文已经出版了。”激光干涉引力波探测器——人类的宇宙助听器,” 物理 45, 293–299 (2016).

激光引力波探测器,对我来说,就像激光导引星一样,是我关注的激光在天文领域的应用。

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媒体报导 研究进展

千瓦级拉曼光纤激光器

近些年来,高功率光纤激光器发展迅速。1 μm波段的掺镱光纤激光器,近衍射极限输出功率可达20 kW,多横模输出功率可达100 kW。尽管如此,稀土掺杂光纤激光器的输出波长,因稀土离子能级跃迁的限制,仅能覆盖有限的光谱范围,限制了其应用领域。基于光纤中受激拉曼散射效应的拉曼光纤激光器是拓展光纤激光器波长范围的有效手段。

我们最近提出了一种镱-拉曼集成的光纤放大器结构,有效地解决了拉曼光纤激光器功率提升的主要技术瓶颈问题。在一般的高功率掺镱光纤放大器中注入两个或多个波长的种子激光,波长间隔对应光纤的拉曼频移量。处于镱离子增益带宽中心的种子激光率先获得放大后,在后续光纤中作为泵浦激光对拉曼斯托克斯激光进行逐级放大。 初步的演示实验获得了300 W的1120 nm拉曼光纤激光输出;接着采用较大包层(400 μm)的光纤,获得了580 W的单横模线偏振拉曼光纤激光和1.3 kW的近单模拉曼光纤激光输出。结果发表于Optics Letters和Optics Express [Opt. Lett. 39, 1933-1936 (2014); Opt. Express 22, 18483 (2014)]。

鉴于目前高功率掺镱光纤激光器均采用主振放大结构,新提出的光纤放大器结构可用于进一步提升拉曼光纤激光的输出功率。初步的数值计算也表明,该技术方法有望在1~2 μm范围内任意波长获得千瓦级激光输出。

  1. L. Zhang, C. Liu, H. Jiang, Y. Qi, B. He, J. Zhou, X. Gu, and Y. Feng, “Kilowatt Ytterbium-Raman fiber laser,” Opt. Express 22, 18483 (2014).
  2. Lei Zhang, Huawei Jiang, Shuzhen Cui, and Yan Feng, “Integrated ytterbium-Raman fiber amplifier,” Opt. Lett. 39, 1933-1936 (2014) .
  3. 上海光机所高功率拉曼光纤激光器研究取得进展
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恭喜张磊和陈玲霞

今天下午,张磊和陈玲霞分别通过了博士和硕士学位论文答辩。两位发挥出色,答辩过程顺利圆满,各位答辩委员老师也给了很好的评价。

张磊的论文题目是《新型拉曼光纤激光器和光纤钠导星激光器的研究》。陈玲霞的论文题目是《基于多模干涉效应的全光纤器件研究》。

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媒体报导

《Laser Focus World》报导我们的工作

《Laser Focus World》2014年5月期报导了我们的镱-拉曼集成光纤放大器工作(链接)。相应的论文在这里

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研究进展

Yb-Raman 集成的光纤放大器

提出了一种Yb-Raman 集成的光纤放大器结构来提升拉曼光纤激光器的功率,初步的演示实验获得了300W的输出。

Lei Zhang, Huawei Jiang, Shuzhen Cui, and Yan Feng, “Integrated ytterbium-Raman fiber amplifier,” Opt. Lett. 39, 1933-1936 (2014) .

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研究进展

2013年回顾

2013年又过去了,跟去年一样,回顾一下一年里的研究进展吧。

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2013年中国光学学会学术大会“优秀学生报告”奖

小组成员,博士生张磊,获得了2013年中国光学学会学术大会“优秀学生报告”奖(链接)。

高呼“耶~”

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2013年中国光学学会学术大会

将参加今年8月15日在长沙举行的《2013年中国光学学会学术大会》,我们组有四个报告,除我之外所有的在位成员都会去。

张磊:基于拉曼放大器的钠导星激光器的功率提升
崔淑珍:外腔谐振倍频产生高功率589nm激光的实验研究
胡金萌:室温下1014.8 nm高功率单频掺镱光纤放大器
陈玲霞:基于单模-多模-单模光纤结构的光纤激光器

希望有同行对我们的工作感兴趣。