二波混频高功率单频窄线宽光纤激光器

设计并制造了一种基于二波混频的高功率单频窄线宽光纤激光器.激光器采用长线形腔结构,以Er3+/Yb3+双包层光纤作为增益介质,利用输出信号光分束反馈注入,与腔内振荡激光混频干涉,形成分布的增益光栅与折射率光栅共同作用选模,获得稳定的1550.63 nm单频高功率激光输出.在975 nm多模激光二极管(LD)抽运下,激光...     

国产化掺铥光纤激光振荡器性能研究

目前,掺铥光纤激光器(TDFL)所使用的材料和器件,特别是增益光纤,多为外国公司所生产,因而,有必要开展基于国产材料和器件的该类激光器研究。本文报道了基于自研增益光纤建立的连续波掺铥光纤激光振荡器的性能。实验中,利用纤芯直径为10μm的自研掺铥光纤、国产泵浦源及光纤光栅搭建了三台振荡器,分别产生了中心波长为1 918、1 941和2 013 nm的激光输出。此外,对国产与进口增益光纤的激光输出特性进行了比较。实验结果表明,与进口光纤相比,自研掺铥光纤在输出效率方面低6%～11%,但是光谱线宽保持良好(0. 1 nm左右),且在近场光斑分布方面具有一定优势。     

基于氟化铝基玻璃光纤的瓦级~3 μm激光

研究了基于Ho3+/Pr3+共掺AlF₃基玻璃单包层光纤的瓦级～3 μm激光。采用单模1150 nm光纤激光器泵浦上述增益光纤,得到了波长2.87 μm的激光输出,其最大输出功率为1.02 W,激光斜率效率为10.7%,输出激光的光束质量因子M2≈1.2。研究结果表明,AlF₃基玻璃光纤是一种潜在的可获得高功率中红外激光输出的增益介质。     

LD波长啁啾效应与二极管抽运固体激光器性能优化

给出了光谱、时间、空间分辨的激光二极管(LD)抽运动力学模型，包括LD阵列输出的波长啁啾效应、输出功率随时间的瞬态变化，重点研究了不同吸收带宽的激光介质对大功率LD阵列输出的光谱选择吸收特性. 基于该模型，分析了三种典型激光增益介质Yb:YAG，Yb:S-FAP，Nd:YAG在脉冲储能运转方式下的抽运激发性能. 优化了不同增益介质所需的LD阵列的初始中心波长，并对三种介质对LD波长啁啾效应的敏感性进行了详细研究. 关键词： 激光二极管阵列 波长啁啾 抽运动力学 激光材料     

LD泵浦掺铥(Tm3+)光纤激光器的数值分析

首先从掺铥光纤激光器的速率方程和光传输方程出发,建立数学模型,通过Matlab软件进行数值计算,分析了泵浦光和激光沿光纤的分布以及各能级离子数的变化.在不同掺杂浓度下,研究了小信号增益与入纤泵浦功率的关系以及泵浦光和激光功率与增益介质长度的关系.在不同泵浦功率下,研究了输出功率与输出耦合镜反射率的关系.进一步对不同泵浦吸收系数,研究了斜率效率和泵浦阈值与光纤长度的关系.分析结果表明存在最佳光纤长度和最佳耦合输出透过率,使得激光输出功率达到最佳值.     

自放大结构分布反馈光纤激光器输出特性

在光敏性掺铒光纤上制作了45mm长非对称相移结构光纤光栅,构成前后向功率输出比大于100∶1的分布反馈光纤激光器.利用一定长度的掺铒光纤吸收有源相移光栅后的剩余泵浦光,实现了对前向输出激光信号的放大,并采用OptiSystem软件模拟了掺铒光纤长度与增益的关系.为了保持输出激光的窄线宽和低噪音特性,利用布喇格波长与激光相同的光纤光栅和光纤环行器构成光窄带滤波器,对放大后激光信号的ASE噪音进行滤除.研究表明:所设计的激光器结构充分利用了泵浦光,在300mW的(980nm)泵浦功率下获得了功率为32.5mW,线宽为11.5kHz,相对强度噪音为-87dB/Hz的激光输出.     

掺Yb3+双包层大模场面积光纤锁模激光器

报道了一种结构简单、运转稳定并可以输出高脉冲能量的被动锁模光纤激光器.激光器的增益介质为掺Yb3 双包层大模场面积光纤,具有非常低的非线性系数.利用非线性偏振旋转效应和半导体可饱和吸收镜结合实现自启动锁模,获得了平均功率为160 mW、重复频率为55.9 MHz(对应于3 nJ的单脉冲能量)、脉冲宽度为10.6 ps的激光脉冲输出.     

利用光纤光栅对实现双波长增益控制掺铒光纤放大器特性的实验研究

控制激光的弛豫振荡和空间烧孔现象的存在 ,对全光增益控制掺铒光纤放大器 (EDFA)的性能产生劣化影响。采用一种新颖简单的利用两对光纤光栅对形成谐振腔结构 ,实现双波长增益控制掺铒光纤放大器。由两个不同波长的激光共同承担增益控制的任务 ,降低了控制激光引起的空间烧孔现象和瞬态输出变化。在动态工作条件下 ,双波长激光增益控制掺铒光纤放大器显示出优越的特性 ,适用范围扩展为普通单波长增益控制掺铒光纤放大器的两倍 ,能够适应 0～ 43kHz的上下载频率。     

1150nm掺镱光纤激光器输出特性实验研究

以光纤光栅对为激光腔、双包层掺镱光纤为增益介质、976nm半导体激光器为泵浦源,研制全光纤化的1 150nm波段长波光纤激光振荡器.在室温下实现了最大平均输出功率为12.7 W的1 150nm波段单模光纤激光输出,激光振荡器的光光转换效率为42.33%.最大功率输出时,激光中心波长为1 150.48nm,光谱的3dB线宽为0.45nm,边模抑制比达38dB.该研究对研制1 150nm波段高功率光纤激光振荡器具有一定的参考价值.     

1064nm超短腔DBR单频掺镱硅酸盐光纤激光器

提出了一种基于高掺杂硅酸盐增益光纤、输出波长为1 064nm的超短腔单频光纤激光器.该单频光纤激光器采用分布布拉格反射式腔型结构,有效腔长为2cm,其增益介质为1.1cm长的高浓度掺Yb3+光纤.通过恰当的温度控制,获得了线宽为4.8kHz的稳定单频激光输出.当注入泵浦光为378mW时,输出功率为13mW,斜效率为3.4%.在频率大于1 MHz时,测得该光纤激光器的相对噪声强度值约为-132dB/Hz.采用主振荡功率放大结构,对该单频光纤激光器的输出功率进行放大.当放大增益光纤长度选取为56cm时,得到了325mW的最大输出功率,其斜效率为52.8%.     

掺Yb3+双包层大模场面积光纤锁模激光器

报道了一种结构简单、运转稳定并可以输出高脉冲能量的被动锁模光纤激光器.激光器的增益介质为掺Yb³⁺双包层大模场面积光纤,具有非常低的非线性系数.利用非线性偏振旋转效应和半导体可饱和吸收镜结合实现自启动锁模,获得了平均功率为160mW、重复频率为55.9MHz(对应于3nJ的单脉冲能量)、脉冲宽度为10.6ps的激光脉冲输出. 关键词： 大模场面积光纤 光纤激光器 锁模     

基于铋纳米片可饱和吸收被动调Q中红外单晶光纤激光器

铋纳米片作为一种新型二维材料,具有合适的带隙、较高的载流子迁移率和较好的室温稳定性,加上优异的电学和光学特性,是实现中红外脉冲激光的有效调制器件.中红外单晶光纤兼备晶体和光纤的优势,是实现高功率激光的首选增益介质.本文采用超声波法成功制备了铋纳米片可饱和吸收体,并首次将其用于二极管抽运Er:CaF_2单晶光纤中红外被动调Q脉冲激光器中.在吸收抽运功率为1.52 W时,获得平均输出功率为190 mW的脉冲激光,最窄脉冲宽度为607 ns,重复频率为58.51 kHz,对应的单脉冲能量和峰值功率分别为3.25μJ和5.35 W.结果表明,使用铋纳米片作为可饱和吸收体,是实现结构紧凑的小型中红外单晶光纤脉冲激光的有效技术途径.     

基于相位采样光栅的双波长光纤激光器

提出一种基于相位采样的分布反馈式双波长光纤激光器,在不同的空间化置同时引入相位和采样周期的突变.通过理论分析,这种结构能够实现谐振腔的分离,使不同波长的光波利用不同空间位置的增益介质,克服增益介质均匀加宽引起的模式竞争,实现双波长激射.采用准分子激光器和均匀相位模板,在掺铒光纤上制作波长差为0.46 nm的舣波长光纤激光器,能够实现舣波长激射.通过实验,对激光器输出功率和光栅强度的关系进行研究,表明输出功率和光栅强度成反比.     

利用光纤光栅对实现双波长增益控制掺饵光纤放大器特性的实验研究

控制激光的弛豫振荡和空间烧孔现象的存在，对全光增益控制掺饵光纤放大器(EDFA)的性能产生劣化影响。采用一种新颖简单的利用两对光纤光栅对形成谐振腔结构，实现双波长增益控制掺饵光纤放大器。由两个不同波长的激光共同承担增益控制的任务，降低了控制激光引起的空间烧孔现象和瞬态输出变化。在动态工作条件下，双波长激光增益控制掺饵光纤放大器显示出优越的特性，适用范围扩展为普通单波长增益控制掺饵光纤放大器的两倍，能够适应0—43kHz的上下载频率。     

用于光阴极的光纤激光研制实验

为获得高亮度低发射度的电子束,研制高重复频率高平均功率的光阴极驱动激光系统非常关键。利用光纤激光技术,设计了100 MHz和1.3GHz的激光系统。激光系统为全光纤结构,采用了掺镱光子晶体光纤作为放大器增益介质。在初步验证实验中,红外激光输出27 W,倍频后绿光达到6 W。     

基于透明陶瓷材料的激光研究进展

陶瓷激光器是一种以透明陶瓷材料作为增益介质的激光器。与单晶相比,透明陶瓷具有制备周期短和烧结温度低等优势,在激活离子高掺杂浓度下能保证良好的光学均匀性,且容易制备成各种大尺寸复合结构。近年在高功率和超短超强激光输出方面得到广泛应用,产生了一系列研究成果。回顾了陶瓷激光器的发展历程,总结了透明陶瓷在高功率、超短超强脉冲激光输出和特殊波长激光输出等方面的最新进展,并阐述了基于陶瓷制备优势的新型激光材料的发展趋势。     

(1+1)型长距离侧面泵浦光纤实现17.4 kW激光输出

长距离侧面泵浦激光光纤在泵浦光注入、热管理、非线性抑制等方面具有天然优势,是实现高功率激光输出的有效途径。研制了（1+1）型长距离侧面泵浦激光光纤,采用1018 nm同带泵浦反向注入方式实现了17.4 kW激光输出,斜率效率为82.1%,3 dB线宽为1.3 nm,拉曼抑制比为37.8 dB。研究结果展示了长距离侧面泵浦光纤作为数十千瓦光纤激光放大器增益介质的巨大应用潜力。     

高功率梯度掺杂增益光纤温度特性理论研究

在高功率光纤激光器中, 增益光纤的热效应是限制激光功率进一步提高的重要因素之一. 为了降低增益光纤的最高温度, 提出了一种通过改变增益光纤的掺杂浓度分布, 分散光纤激光的热效应, 从而提高激光输出功率的方法. 基于速率方程模型和热传导模型, 在光纤激光放大器输出功率大致相当的情况下, 对几种不同掺杂方式下增益光纤中的热分布和放大器的输出功率进行了数值模拟. 研究结果表明: 增益光纤的梯度掺杂可以优化光纤中的温度分布并提高光纤熔接点的稳定性; 同时兼具提高输出光束的光束质量、抑制光纤中非线性效应和模式不稳定的效果, 是提高光纤激光放大器输出功率切实可行的办法. 研究结果可以为高功率光纤激光器中增益光纤的设计提供一定的参考.     

高功率单频保偏光纤放大器输出特性研究

研制了输出功率达17.3 W的单频保偏掺镱光纤放大器,并对其输出激光特性进行了实验研究。该光纤放大系统以Nd:YVO_4单频固态激光器为种子源,以保偏光纤为增益介质,通过二级光纤放大,获得了波长为1064 nm的单频线偏振激光输出,输出激光功率达17.3 W。功率放大级光纤放大器的斜率效率为62.8%,光-光转换效率为57.6%,偏振消光比为24.3 dB。     

一种基于增益调制技术的全光纤化脉冲Yb光纤激光器

以波长为975 nm的半导体激光器作为泵浦源,周期性地脉冲泵浦一个包含Yb掺杂光纤和光纤光栅对的Yb光纤激光器,实现了基于增益调制技术的全光纤化高功率Yb光纤激光器的稳定脉冲输出.在50 kHz重频下,采用20 W的泵浦功率和2.4 μs的泵浦脉冲宽度,获得了1 060 nm波长脉冲宽度仅100 ns的稳定脉冲激光输出,单脉冲激光能量约为20 μJ.以此作为脉冲激光种子进行功率放大,获得了性能稳定的全光纤结构高功率脉冲激光输出,放大后单脉冲能量超过200 μJ,激光放大器斜率效率达到60%.