PhotoniX 论文集锦：光纤激光专题

NO.1 

Ultrafast Raman fiber laser: a review and prospect

超快拉曼光纤激光技术：回顾与展望

作者

周佳琦，潘伟巍，祁伟骜，曹新如，程智，冯衍*

单位

中国科学院上海光学精密机械研究所

文件检索

PhotoniX3, 18 (2022). https://doi.org/10.1186/s43074-022-00064-2

概述

超快拉曼光纤激光技术是一种获得特殊波长超短脉冲激光的有效手段。然而，与传统稀土掺杂型超快光纤激光器相比，超快拉曼光纤激光器的性能仍有待提升，以期获得更高的脉冲能量与更窄的脉冲宽度。近年来，得益于包括拉曼锁模、脉冲同步泵浦、非线性光学增益调制等多种技术的发展，超快拉曼光纤激光器的输出脉冲性能不断接近微焦与亚百飞秒量级，为相关应用的拓展打下了坚实的基础。中国科学院上海光机所冯衍研究员与周佳琦副研究员所在课题组于2022年8月4日在 PhotoniX 上在线发表了题为Ultrafast Raman fiber laser: a review and prospect的综述论文。文章系统总结了超快拉曼光纤激光技术近年来的发展脉络，重点分析了拉曼锁模、脉冲同步泵浦、非线性光学增益调制这三种技术各自的优缺点，并阐述了超快拉曼光纤激光研究的未来趋势与挑战。

NO.2

Fiber laser development enabled by machine learning: review and prospect

机器学习赋能光纤激光发展：回顾与展望

作者

蒋敏，吴函烁，安毅，侯天悦，常琦，黄良金，李俊，粟荣涛*，周朴*

单位

国防科技大学

文件检索

PhotoniX 3, 16 (2022). https://doi.org/10.1186/s43074-022-00055-3

概述

机器学习广义上被定义为“field of study that gives computers the ability to learn without being explicitly programmed”（在不明确编程的情况下使计算机具有学习能力的研究领域）。作为一种新兴的数据分析和处理技术，机器学习在机器视觉、自动驾驶、目标跟踪及自然语言处理等领域得到重要应用。近年来，得益于多学科交叉融合，基于机器学习的光纤激光技术也获得了高速发展。国防科技大学周朴研究员所在课题组于2022年7月13日在 PhotoniX 上在线发表了题为Fiber laser development enabled by machine learning: review and prospect的综述论文。文章系统总结了光纤激光研究中的典型问题，重点介绍了机器学习在光纤与光纤激光器设计、非线性效应预测和控制、光纤激光特性表征，以及激光系统鲁棒控制等方面的应用，并阐述了机器学习赋能光纤激光研究的未来趋势与挑战。

NO.3

Intracavity spherical aberration for selective generation of single-transverse-mode Laguerre-Gaussian output with order up to 95

基于球差的高阶涡旋光简便产生方法

作者

盛泉，王爱华，马媛媛*，王思佳，王盟，石争，刘俊杰，付士杰，史伟*，姚建铨，尾松孝茂

单位

天津大学，日本千叶大学，钱学森空间技术实验室

文件检索

PhotoniX 3, 4 (2022). https://doi.org/10.1186/s43074-022-00050-8

概述

拉盖尔-高斯（LG）模式激光是最具代表性的涡旋光束，不仅在量子光学、空间光通信、光学微操控、材料加工以及超分辨荧光显微等诸多领域有重要的应用，其产生方法的激光动力学特性自身也是激光物理的热点。天津大学姚建铨院士、史伟教授课题组与日本千叶大学Takashige Omatsu（尾松孝茂）教授课题组和钱学森空间技术实验室王思佳研究员课题组合作，发展了一种基于激光谐振腔内球面透镜的球差实现模式选择、产生超高阶LG模式激光振荡输出的方法。该方法无需现有LG模式激光器所依赖的泵浦光整形和调制器件设计制备等技术手段，仅在激光谐振腔内加入常规的球面透镜即可产生角向和径向指数可以便捷调控的LG模式涡旋光输出，为高阶涡旋光产生提供了一种简便的新思路。PhotoniX 期刊于2022年2月10日在线发表了此工作成果。

NO.4

From spectral broadening to recompression: dynamics of incoherent optical waves propagating in the fiber

 从光谱展宽到再压缩——非相干光在光纤中传输的动力学

作者

叶俊，马小雅，张扬，许将明*，张汉伟，姚天甫，冷进勇，周朴*

单位

国防科技大学

文件检索

PhotoniX 2, 15 (2021). https://doi.org/10.1186/s43074-021-00037-x

概述

光纤中的色散和非线性效应相互作用是非线性光纤光学领域的基础研究课题，而研究光场在光纤中的传输是揭示色散和非线性效应相互作用的一种既简单又有效的手段。国防科技大学周朴研究员所在团队于2021年8月4日在 PhotoniX 上发表标题为From spectral broadening to recompression: dynamics of incoherent optical waves propagating in the fiber的论文，从理论和实验上研究了非相干的准连续光在光纤正常色散区的传输特性，报道了一种独特的光谱演化现象——即先展宽再压缩。这种光谱演化趋势不依赖于初始光谱宽度，既不同于相干光脉冲在光纤中传输的光谱演化特性，也区别于部分相干的准连续拉曼激光在光纤中的传输特性。研究光场传输的动力学过程发现，光谱的再压缩是由群速度色散辅助的反四波混频效应引起的。该工作有助于提高对具有不同统计特性的光场在光纤中传输的物理认识。

NO.5 

Mid-infrared supercontinuum generation in chalcogenide glass fibers: a brief review

基于硫系玻璃光纤的中红外超连续谱输出综述

作者

王莹莹，戴世勋*

单位

宁波大学

文件检索

PhotoniX 2, 9 (2021). https://doi.org/10.1186/s43074-021-00031-3

概述

本文首先介绍了硫系玻璃的光谱透过范围、折射率以及光学非线性等特性，并对阶跃型、拉锥以及微结构三种结构硫系光纤的色散和非线性系数做了概括。然后从泵浦方案包括光纤激光器泵浦、固体激光器泵浦以及级联泵浦三个方面介绍了基于硫系光纤的中红外超连续谱输出特性的研究进展，并对三种泵浦方案的优缺点进行了对比分析。随后综述了几种新型硫系玻璃光纤（无砷、碲基以及硫卤光纤）超连续谱产生的研究进展。最后对基于硫系光纤的中红外超连续谱光源的应用进行了讨论和展望。

NO.6 

Ultra-short-pulse high-average-power megahertz-repetition-rate coherent extreme-ultraviolet light source

重频为兆赫兹的高平均功率超短脉冲相干极紫外激光光源

作者

Robert Klas, Jens Limpert

单位

德国耶拿大学阿贝光子学中心应用物理研究所，德国亥姆霍兹耶拿研究所

文件检索

PhotoniX 2, 4 (2021). https://doi.org/10.1186/s43074-021-00028-y

概述

德国Jens Limpert教授团队长期致力于高功率光纤激光以及非线性光纤光学研究，在光纤激光器脉冲合束和高次谐波产生方面取得了令人瞩目的成就。本项工作核心在于泵浦光源的选择。此前报道的利用Yb光纤激光器产生XUV的转换效率较低，输出功率被限制在mW量级。本文采用了高功率窄脉冲的绿光作为泵浦光源，有效的提升了高次谐波产生的转换效率，实现了破纪录的高平均功率XUV输出。文中报道的XUV光源为极紫外荧光光谱学、泵浦探测、激光成像等领域的应用提供了新的平台。本研究也为高重频、高平均功率XUV产生提供了新的思路，未来随着Yb光纤飞秒激光器功率的不断提升和脉冲压缩技术的不断发展，有望实现百mW量级XUV激光输出。