突破2 μm锁模光纤激光器重复频率的限制
【长春理工大学王天枢教授课题组】


       锁模光纤激光器具有脉宽窄、重复频率高、调谐性好、抗干扰能力强、易于集成等优点,随着集成光纤器件及掺杂光纤的工艺提升,1.55 μm及1 μm传统波段光纤激光器已不能完全满足实际应用需求,以掺铥光纤、铥钬共掺光纤、掺钬光纤等作为增益介质的光纤激光器工作在2 μm波段,同时覆盖了大气的高透过率窗口和高吸收窗口,因此2 μm光纤激光器在雷达、遥感、自由空间光通信等领域具有较好的应用前景。此外主动锁模光纤激光器的优势在于可实现超高的重复频率且重频、波形可控,这使其在大容量高速光通信、宽带信号处理、高速光频梳产生等领域具有重要的应用价值。但目前相较于1.55 μm和1 μm锁模光纤激光器,2 μm主动锁模光纤激光器在重复频率、脉宽、调谐范围等方面参数仍相差较远,这受限于2 μm波段光纤强色散及2 μm光纤器件制作工艺难度大等问题,因此开展2 μm主动锁模光纤激光相关研究,突破其高重复频率锁模脉冲产生的技术瓶颈具有重要的意义。

       长春理工大学王天枢教授研究团队致力于2 μm超快光纤激光器研究,针对全光纤飞秒脉冲激光产生、高能量锁模脉冲产生、超高重复频率锁模脉冲产生等方向开展了一系列关键技术攻关。在2 μm全光纤飞秒脉冲激光产生方面,以邀请论文方式发表了文章“基于非线性效应的2 μm锁模光纤激光器”(IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 2018, 24(3),见图1);在2 μm高能量锁模脉冲产生方面,首次提出并发现了2 μm被动锁模光纤激光器中耗散孤子共振脉冲的调Q锁模现象(Optical Express, 2018, 25(10),见图2);发表在《光电工程》2018年第10期的“2 μm可调谐高重复频率主动锁模光纤激光器”一文为该课题组在2 μm超高重复频率锁模脉冲产生方面取得的阶段性研究进展,以该研究内容为基础,目前本课题组已突破了2.08 μm波段高达10 GHz重复频率的锁模脉冲激光产生技术,同时可实现波长信道数自由切换,最大信道数可达到27个(见图3),相关研究内容读者们可以关注该课题组后续的报道。

 
Fig. 1  基于非线性效应的2 μm锁模光纤激光器

 
Fig. 2  2 μm被动锁模光纤激光器中耗散孤子共振脉冲的调Q锁模现象 


Fig. 3  2.08 μm多波段有源锁模脉冲

研究团队
       长春理工大学王天枢教授课题组长期以来从事光纤激光器及空间激光通信技术的研究,承担国家自然科学基金等国家级、省部级科研项目10余项,在《Optics Letters》,《Optics Express》, 《IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics》等期刊发表学术论文40余篇,申请国家授权发明专利10余项,获得吉林省技术发明一等奖1项,研究成果“2μm宽带可调谐光纤激光器”经第三方成果评价,达到国际先进水平,首次提出了基于超连续谱部分相干光的自由空间光通信系统,研究成果对降低强大气湍流环境中空间激光通信系统的误码率具有重要意义。此外,课题组在2 μm超快光纤激光、基于布里渊散射效应的光纤传感及微波光子学等领域也开展了一系列深入研究,并取得了多项研究成果。

相关论文
马万卓, 王天枢, 王富任, 等. 2 μm可调谐高重复频率主动锁模光纤激光器[J]. 光电工程, 2018, 45(10): 170662.
DOI:10.12086/oee.2018.170662