综合新闻 News
联系我们
  • 客服服务电话:021-64321087
  • 商业服务电话:13918059423
  • 技术服务电话:13918059423
  • 联系人:崔老师 
  • 服务邮箱:shxtb@163.com
  • 地址:上海市徐汇区桂林路100号8号楼107室

超快光纤激光技术之二十二 增益管理放大系统驱动的光纤飞秒OPCPA

日期: 2022-03-08
浏览次数: 21

原创 王井上 光波常

超快光纤激光器广泛应用在在材料加工、生物医学成像等领域,其中的多光子成像是一种常用的技术。然而,增益光纤的发射谱一般在1030 nm、1550 nm和1900 nm附近,不能有效地激发多光子成像中部分荧光区域。目前一般需要非线性波长转换产生这些光谱区域之外的超短脉冲,包括以下几种:孤子自频移 (SSFS)、孤子自模式转换 (SSMC)、自相位调制产生的光谱选择 (SESS) 、拉曼放大和光学参量放大。然而,所有这些系统都存在各种缺陷。

双折射通常用于二阶和三阶非线性过程。在双折射光纤中,可以实现泵浦光、信号光和闲频光的几种不同相位匹配。图 1为基于双折射光纤的OPCPA概念图,可以发现能量从光纤慢轴上的泵浦光转移到快轴上的信号光和闲频光。同时,对于常见的泵浦脉冲形状(高斯型)会导致增益窄化,这意味着需要使用非常宽带的泵浦脉冲才能产生宽光谱的信号光脉冲和闲频光脉冲。

超快光纤激光技术之二十二 增益管理放大系统驱动的光纤飞秒OPCPA


图1:基于双折射光纤相位匹配的宽带光纤OPCPA概念图 (a)能量从慢轴(绿色)泵浦脉冲转移到种子信号(蓝色)和闲频(红色)脉冲 (b) 相关的相位匹配图[1]

康奈尔大学的Frank W.Wise教授课题组以增益管理放大光纤激光(GMA)作为前端,使用OPCPA技术同时产生900 nm、1050 nm和1270 nm的超短脉冲,实验装置如图2所示。系统的第一部分是GMA的搭建,经过两级放大后可以产生光谱宽度135 nm、变换极限为20 fs的脉冲

超快光纤激光技术之二十二 增益管理放大系统驱动的光纤飞秒OPCPA


图2:实验装置图[1]

然后将一部分光进行压缩后耦合到5 cm双折射保偏光纤中,利用SPM产生更宽的光谱(如图3所示),滤出小于920 nm的光谱后,通过 10 cm的SF11玻璃,使啁啾与原GMA 的脉冲啁啾大致匹配。

种子信号光和泵浦光都是线偏振,分别用半波片旋转匹配保偏光纤的快慢轴,当种子光和泵浦光在8cm双折射保偏光纤中共同传播时,会产生1270nm的闲频光。

超快光纤激光技术之二十二 增益管理放大系统驱动的光纤飞秒OPCPA

图3:通过SPM展宽GMA的脉冲生成种子。插图显示了用于播种 OPCPA 的连续谱的旁瓣[1]

如图4所示,蓝线为种子光被阻挡时,可以发现信号光和闲频光基本没有信号;当种子未被阻挡时,在 905 nm 和 1270 nm 处会出现放大的光谱成分。

超快光纤激光技术之二十二 增益管理放大系统驱动的光纤飞秒OPCPA

图4:参数种子被阻挡和未阻挡时光纤OPCPA的输出光谱[1]

最后结果如图5所示,900nm的信号光可压缩至71 fs,脉冲能量26nJ;1270nm的闲频光可压缩至 63 fs,脉冲能量20nJ;GMA输出的1050nm的泵浦光可压缩至 26 fs。由于使用光栅对补偿二阶色散,脉冲会出现一些时间结构。

超快光纤激光技术之二十二 增益管理放大系统驱动的光纤飞秒OPCPA

图5:信号光、GMA和闲频光脉冲 (a)、(c)、(e) 三个脉冲的频谱;(b)、(d)、(f) 是对应的脉冲[1]

总之,Wise教授课题组报告了宽带双折射光纤 OPCPA 的实验结果,后期可以通过增加光纤的模场面积来提高输出能量,同时因为该系统产生的三个脉冲是同步的,因此可用于双光子显微镜以及时间分辨光谱学。

参考文献:

[1] Buttolph, Michael L., et al. 'Femtosecond optical parametric chirped-pulse amplification in birefringent step-index fiber.' Optics Letters 47.3 (2022): 545-548.


Hot News / 相关推荐
  • 2025 - 01 - 15
    点击次数: 62
    来源:X-MOL稀土元素(如钪Sc、钇Y和镧系元素Ln)因其独特的物理和化学性质,被誉为“工业维生素”,广泛应用于机械铸件、发光材料、高性能永磁体和医疗设备等高科技领域。然而,由于这些元素之间的化学性质极为相似且常伴生于矿物中,它们的分离过程极具挑战性。此外,随着稀土的开采污染问题逐渐显现。快速、低成本地检测和区分稀土元素对于资源的高效利用与污染监测至关重要。核酸适配体因其独特的金属配位能力、高稳...
  • 2025 - 01 - 15
    点击次数: 73
    来源:科学院物理研究所镍基超导体是继铜基和铁基之后又一个重要的高温超导家族。镍氧化物与铜氧化物具有类似的晶体结构和电子构型,为高温超导机理研究提供了新的平台。2023年中国科学家首次发现双镍氧层钙钛矿La3Ni2O7单晶在14 GPa压力下出现高达80K的超导电性,引起了国内外同行的广泛关注。该材料在常压下不具备超导电性,但可能存在两个类密度波相变。研究La3Ni2O7类密度波相变在压力下的演化过...
  • 2025 - 01 - 14
    点击次数: 154
    来源:福建物质结构研究所近年来,圆偏振发光与上转换发光的融合吸引了科学家们的广泛关注。这种独特的上转换圆偏振发光现象,可以将未极化的低能光子转化为具有圆偏振特性的高能光子的反斯托克斯光学,为光学材料、生物医学成像以及量子信息处理等诸多前沿领域注入了无限可能。目前,这一现象已经在三重态-三重态湮灭上转换、双光子吸收以及上转换纳米粒子等体系得以实现。相较之下,稀土配合物的分子上转换因其可控合成、精确的...
  • 2025 - 01 - 14
    点击次数: 123
    来源:哈尔滨工业大学哈工大全媒体(刘培香 王涛 王舒邈/文 王涛/图)近日,深圳校区材料科学与工程学院陈祖煌教授团队在铁电薄膜领域取得新进展,研究成果以《氮掺杂实现钙钛矿氧化物铁电性能的显著增强》(Large Enhancement of Ferroelectric Properties of Perovskite Oxides Via Nitrogen-incorporation)为题发表在《科...
  • Copyright ©Copyright 2018  2020 上海市稀土协会 All Rights Reserved 沪ICP备2020034223号-1  沪公网安备 31010402010140号
    主办单位:上海市稀土协会 指导单位:上海市稀土材料开发应用办公室 承办单位:上海稀土产业促进中心 
    犀牛云提供企业云服务