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关键词： 多模光纤   光场调控   波前整形   显微成像   内窥镜  

摘要： 介绍了多模光纤中时空光场的传输矩阵测量研究历程，总结了多模光纤在真实样本成像（荧光成像、反射成像、无标记特异性成像、多模式成像）及图像传输成像等方面的进展，探讨了深度学习、超表面、自适应信标等方案在多模光纤抗扰动成像中的应用。最后展望了多模光纤快速抗扰动、高像素、广视场、多功能成像的前景。

关键词： 氟碲酸盐玻璃光纤   拉曼光纤激光器   拉曼光纤放大器   全光纤中红外超连续光源   中红外光频梳  

摘要： 2-5μm中红外波段光纤激光光源在频率计量、空间通信、分子光谱学、生物医学和国防安全等领域有着重要应用。拉曼激光和超连续光源是实现中红外光纤光源输出的两种重要方式。目前,利用氟化物、碲酸盐和硫系等玻璃光纤作为增益或非线性介质,已经研制出中红外波段拉曼光纤激光器和超连续光源并获得应用。在前期工作中,我们课题组研制出一种具有较高热学、化学稳定性、大拉曼频移、高拉曼增益系数、宽红外透过窗口和高激光损伤阈值的新型氟碲酸盐玻璃光纤（Te O-Ba F-YO,简称TBY玻璃光纤）,其不仅可用于实现高功率中红外超连续光源,而且可用于研制中红外波段拉曼光纤激光器。最近,我们课题组利用该光纤作为非线性介质,已经实现平均功率>20 W的全光纤中红外超连续光源,展示了其在高功率中红外光纤激光光源研制方面的潜力。但是基于该光纤的中红外拉曼激光器未见报道,且中红外超连续光源功率还有待进一步提升。在博士期间,作者围绕低损耗TBY玻璃光纤的制备,中红外拉曼光纤激光器及中红外超连续光源的功率提升展开研究,并取得以下研究结果: （1）利用TBY玻璃光纤作为拉曼增益介质,首次在实验上观察到五级级联拉曼频移现象。首先测量了TBY玻璃的拉曼增益光谱,其主拉曼峰对应的频移量为785 cm,拉曼增益系数为～1.65×10 m/W@1550 nm。进一步,利用1550nm纳秒激光作为泵浦光,研究了TBY玻璃光纤的拉曼散射特性,观察到了五级级联拉曼频移现象,相应的拉曼斯托克斯光波长分别位于1765、2049、2438、3015和3750 nm。上述结果表明,TBY玻璃光纤有望被用于研制中红外波段拉曼放大器和激光器。 （2）利用TBY玻璃光纤作为拉曼增益介质,在实验上研制出中红外波段拉曼光纤放大器,并在理论上分析了高功率4300 nm拉曼光纤激光器实现的可行性。在实验中,利用1550 nm纳秒光纤激光作为泵浦源,采用纤芯直径为5μm的TBY玻璃光纤作为拉曼增益介质,分别实现了对波长为1765、2049.2和2442.6nm信号光的级联拉曼放大。在理论上,设计了基于级联拉曼频移技术的高功率4300 nm级联拉曼激光器,研究了热损伤、非线性效应等因素对激光性能的影响,数值模拟结果表明,利用2132 nm连续光纤激光作为泵浦源,采用低损耗TBY玻璃光纤作为拉曼增益介质,可以实现工作波长为2561、3205和4300 nm的高功率级联拉曼激光器。 （3）选用低折射率氟化铝基玻璃作为光纤包层材料,TBY玻璃作为芯层材料,设计并制备出色散大范围可调的TBY玻璃光纤;以其为非线性介质,采用2.8μm飞秒光纤激光作为泵浦源,通过拉曼孤子自频移效应在实验上实现了调谐范围覆盖2.8-4.1μm的拉曼孤子激光器。 （4）利用TBY玻璃光纤作为非线性介质,首次在实验上实现了输出功率>50W的全光纤中红外超连续光源。在实验中,首先制备出了传输损耗<0.1 dB/m的TBY玻璃光纤,并利用倾斜熔接技术实现了TBY玻璃光纤和石英光纤的低损耗熔接;在此基础上,利用长度为0.48 m、纤芯直径为14μm的低损耗TBY玻璃光纤作为非线性介质,采用高功率2μm超短脉冲光纤激光作为泵浦源,研制出平均功率为50.22 W、光谱覆盖范围为1220-3740 nm的全光纤超连续光源。 （5）利用TBY玻璃光纤作为非线性介质,研制出工作波长范围覆盖670-4060 nm、平均功率为2.6 W的全光纤中红外波段光学频率梳。进一步,将其与1064 nm碘稳频Nd:YAG激光进行拍频,获得了信噪比为40 dB的拍频信号,验证了中红外光频梳的性能。

关键词： 单频光纤激光器   脉冲激光   受激布里渊散射效应   大模场有源光纤  

摘要： 脉冲单频光纤激光在激光雷达、遥感及相干光通信等领域中有着重要的应用。由于单频激光的窄线宽特性，脉冲单频光纤放大器的功率和能量提升受到受激布里渊散射效应的严重制约。从受激布里渊散射效应抑制方法出发，总结了脉冲单频光纤激光放大技术的研究进展，系统梳理了近红外波段高功率和高能量脉冲单频光纤放大器研究取得的代表性成果，进一步讨论了高性能脉冲单频光纤放大器发展面临的挑战及潜在的技术路径。