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使用时间拉伸技术揭示锁模激光中孤子产生过程

时间:2020-08-25 点击次数:77

近日《中国激光》杂志社旗下《Advanced Optics》发布2019年被引用数量10篇论文。
此次为大家介绍一篇光学孤子方面入选的论文《Revealing the behavior of soliton buildup in a mode-locked laser》

对于非线性系统,瞬态现象和瞬态动力学是一个非常重要的特征。比如在锁模光纤激光器中,虽然对于产生稳定的孤子序列已经有比较深入的了解,但是对于蕞初的孤子自激产生的研究,一直较为欠缺。主要原因是缺少对于瞬态过程的探测手段。近年来,随着时间拉伸技术的发展(Time-Stretch Dispersive Fourier Transform, TS-DFT),使观察单次瞬态现象成为可能。

过去20多年里,对于被动锁模的建立机制,有许许多多的理论和实验上的探索。在出现时间拉升技术之前,瞬态现象只能通过示波器来观察,但是示波器无法解析出瞬态的建立过程。进来随着时间拉伸技术的出现,瞬态光谱和时域动态都可以被观察到了。

使用时间拉伸技术观察被动锁模光纤激光器中孤子的产生,需要抑制环境扰动,例如腔内偏振变化,还有泵浦功率浮动。这些会让激光产生额外的不稳定态,例如调Q激发。为了揭示真正的孤子建立过程,必须尽可能地抑制环境扰动。然而目前无法完全抑制扰动。因此在文章中将会围绕孤子分子展开讨论,而不是孤子本身。

在实验中,使用了多种方法抑制环境扰动,比如碳纳米管偏振强度饱和吸收体(Carbon NanoTube Saturable Absorber, CNT-SA)、偏振控制器、波分复用器、tap耦合器、隔离器等,并因此得以观察到两种锁模激光中的孤子产生过程。
实验光路结构如下:

实验分析就不在此赘述,详细分析请参考原文。以下为测量结果:
锁模激光中孤子建立过程的实时记录

带有节拍稳定动态(beating dyamics)的孤子形成过程

具有瞬态关联态的孤子建立过程

关联态的双孤子相互作用

 

 

最近,实验中使用的测量光路,已经有了集成化的综合测量设备 COMET系列时间拉伸光谱仪            
COMET系列主要特点:
- 实时单发测量(没有扫描),高采集率,蕞高可达10亿帧每秒
- 可以测量构成单发脉冲的连续光谱信息
- 光谱测量宽度可达650nm
- 高频率分辨率 >10pm
- 高时域分辨率 >15fs
- 高灵敏度 μW等级
- 支持光纤出入

更多信息请咨询上海昊量光电4006-888-532

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