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高功率级联随机拉曼光纤激光器，具有近乎完全的波长与功率调谐转换能力
摘要： 基于随机分布式反馈（RDFB）的级联拉曼光纤激光器已被证实具有波长可调谐特性，能够在稀土掺杂发射窗口之外实现高功率输出。在这些系统中，只需调节输入泵浦功率和波长，即可在光纤传输窗口内的任意波长获得高功率激光。然而该系统存在两个主要限制因素，进而制约了功率扩展与应用范围：首先，可实现的波长转换程度或光谱纯度（目标波段输出功率占比）有限，这是由于输入泵浦源的强度噪声向拉曼斯托克斯阶转移，导致功率传递不完全而降低光谱纯度；其次，维持高度波长转换的输出功率范围有限，这是因为随着功率增加会产生非预期的下一阶拉曼斯托克斯转换。本文展示了一种在宽波长和功率范围内实现近完全波长转换的高功率级联拉曼光纤激光器，其通过整合该领域两项最新技术突破实现：采用我们近期提出的滤波反馈机制在任意波长终止拉曼转换，并运用董建团队最新研发的低强度噪声泵浦源（光纤ASE源）技术实现高纯度拉曼转换。在1.1μm至1.5μm的宽调谐范围内，实现了泵浦限制输出功率>34W且波长转换效率>97%（迄今最高值）。此外，在超过15%的宽输出功率范围内保持高光谱纯度（>90%），表明该激光器对输入功率波动具有强鲁棒性。
关键词： 波长转换、光谱纯度、随机分布式反馈、拉曼光纤激光器、高功率
更新于2025-09-23 15:19:57
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[IEEE 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 中国黄山(2019.8.5-2019.8.8)] 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 具有高光谱纯度的1.7微米可调谐随机拉曼光纤激光器
摘要： 我们展示了一种工作在1715微米波长的级联随机拉曼光纤激光器，其创纪录的纯度高达98.29%。此外，首次实现了从1705到1725纳米波长可调谐且光谱纯度超过92%的激光输出。
关键词： 随机拉曼光纤激光器、光谱纯度、可调谐、1.7微米波段、ASE光源
更新于2025-09-19 17:13:59
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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 正弦锥形光纤中的定制自发四波混频
摘要： 准相位匹配周期性锥形波导（PTWs）通过合理组合锥形周期与调制振幅，可实现高效按需的三阶参量相互作用。与周期性极化铁电晶体类似，这项新技术消除了传统方法对相互作用光子频率、模式分布及偏振态的严苛限制。PTWs的典型实例是正弦锥形光纤，已应用于超连续谱生成与调制不稳定性的调控。本研究建立了严格的量子模型来探究此类锥形波导中的自发四波混频（SFWM）现象。图1(a)展示了相同周期数M的光纤中，调制振幅?d与锥形周期ΛT的最佳组合如何提升目标波长处的预期光子数N?s（以?d=0为基准进行归一化，量化PTW技术相比均匀光纤的光子对增强效果）。当仅M=50时，N?s即实现35dB的显著提升。如图1(b)所示，光子对输出光谱呈现窄带sinc函数特性，且随着周期数增加，微弱旁瓣显著衰减。图1(c)展示了光子对波长(λs, λi)的二维光谱分布（假设泵浦光为满足能量守恒的单色光）。针对输入能量1nJ、半高全宽4ps的高斯脉冲泵浦源，图1(d)分析显示对应N?s值（经施密特分解计算光谱纯度达0.74），证明PTW技术无需带通滤波器即可在任意按需频率产生高效相对纯净的单光子。本研究还为优化锥形图案以定制三阶非线性导波结构中输出光子光谱特性开辟了新方向。
关键词： 光谱纯度、准相位匹配、自发四波混频、周期性锥形波导、光子对产生
更新于2025-09-16 10:30:52
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[2019年欧洲激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019年6月23日-27日）] 2019年欧洲激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 一种用于42.66 GHz重复频率超快纠缠产生的皮秒脉冲激光器
摘要： 纠缠光子源是大多数量子信息应用（从量子通信系统到量子模拟器和全光子量子计算机）的关键元件。目前，自发参量下转换（SPDC）技术仍是最常用的产生此类光子纠缠的方法，该技术需要泵浦激光器和非线性介质。为提高上述应用的传输速率或门操作速度，需要泵浦激光器具备高时钟频率。此外，光子量子处理算法不仅要求光子具有高纠缠可见度，还需具备高光谱不可区分性和纯度。这可通过窄带光谱滤波实现（但会牺牲速率），或通过选择合适的泵浦脉冲宽度（通常为皮秒量级）达成。虽然已有研究尝试通过增加多空间路径来提升传统飞秒激光器的速率[1]，但该方法无法突破GHz重复频率限制。因此，研发具有极高重复频率、皮秒脉冲宽度及足够能量驱动微弱SPDC过程的泵浦激光器成为关键。 本文报道了一种紧凑型高速皮秒泵浦激光系统的实现方案，其纠缠光子对产生重复频率可达42.66 GHz。该纠缠光子源能在此高频下稳定运行，实际仅受探测器抖动限制。通过匹配PDC晶体长度与泵浦激光脉冲宽度[2]（无需窄带滤波），我们获得了具有最小光谱关联的高纯度偏振纠缠光子对。 该泵浦激光器采用单片集成锁模DBR激光器，发射固定42.66 GHz重复频率、1554 nm波长、1.8 ps脉宽的脉冲。如图1所示，由同一控制器驱动的强度调制器构成的脉冲选择器可调节实验用重复频率。经系列光学放大器将激光脉冲功率提升至25 dBm后，通过二次谐波产生?？樽晃屎螾DC过程的波长，最终输出777 nm泵浦脉冲。 我们的纠缠源基于萨格纳克干涉仪，其中ppKTP晶体受两个相向脉冲激光束泵浦。产生的1554 nm光子对经偏振分束器分离至不同空间模式，由光纤收集并用InGaAs探测器（10%效率）检测。纠缠偏振态实验分析显示平均可见度达0.95±0.01，对应CHSH参数S=2.685，与理论计算高度吻合?；贖ong-Ou-Mandel效应的双光子干涉也呈现出高纯度特性。
关键词： ppKTP晶体、量子信息应用、高时钟速率、萨尼亚克干涉仪、铟镓砷探测器、纠缠光子源、皮秒泵浦激光器、光谱纯度、自发参量下转换
更新于2025-09-11 14:15:04