15 W光子晶体光纤激光器的研究

采用多模大功率980nm半导体激光器泵浦20m 掺Yb双包层光子晶体光纤, 获得了1.09 μm,功率为15 W的激光输出.详细研究了输出功率与泵浦功率的关系.     

掺Yb3+双包层大模面积光子晶体光纤激光器的研究

采用多模大功率半导体激光器泵浦掺镱双包层大模面积光子晶体光纤,应用5 m长光子晶体光纤,在泵浦功率为22 W的条件下,获得了1.03 μm,功率为65 mW的单横模激光输出,同时实验研究了输出功率与泵浦功率的关系,并观察到掺Yb3+光子晶体光纤侧面有绿色荧光出现.     

8.6W掺Yb3+双包层光纤激光器的研究

采用多模大功率半导体激光器泵浦掺Yb双包层D型光纤,详细研究了输出功率与泵浦功率的关系,获得了1.09μm,功率为8.6W的激光输出.     

芯泵浦高功率宽带谱平坦长波段光纤光源

 为了获得高功率、宽带宽及谱平坦的长波段掺铒光纤光源,基于2级双程芯泵浦,应用偏振复用技术实现泵浦瓦级供给,在泵浦总功率和光纤总长度都不变的情况下,数值分析了4种光源结构的输出特性受泵浦和光纤分配比例的影响。结果表明,4种结构基本都能工作于L波段（1 565 nm~1 610 nm）,带宽受结构影响较小,但只有"双程后向+双程后向"结构可同时拥有高输出功率和高平坦度。其在总泵浦功率750 mW,第一级泵浦功率为300 mW,第二级泵浦功率为450 mW时,和光纤总长度21 m,第一级光纤长度为18 m,第二级光纤长度为3 m时,可实现输出功率314 mW,带宽32.41 nm,中心波长1 584.84 nm,平坦度2.23 dB的L波段超荧光光源。     

基于医用光子晶体光纤泵浦脉冲优选光学相干断层成像光源的研究

采用分步傅里叶方法模拟皮秒泵浦脉冲在正常色散医用光子晶体光纤中超连续谱的产生,研究泵浦脉冲中心波长、峰值功率、宽度和形状对超连续谱特性的影响,优选泵浦脉冲光源的参数用于光学相干断层成像,提高其纵向分辨率和成像质量。结果表明:对于泵浦中心波长为1.06μm、1.31μm和1.55μm的医用光子晶体光纤,在相同参数下,1.55μm泵浦脉冲产生的带宽较宽,1.31μm泵浦脉冲获得的纵向分辨率较小;对于1.55μm的医用光子晶体光纤,当选取的双曲正割型泵浦脉冲峰值功率为20.5 W,脉冲宽度为2 ps时,可获得的纵向分辨率为5.0μm,当选择峰值功率为18 W,脉冲宽度为0.5 ps时,可获得的纵向分辨率为3.7μm;超高斯型泵浦脉冲比高斯型、双曲正割型和啁啾高斯型泵浦脉冲更易获得较宽、较平坦的超连续谱光源。     

双级双泵浦掺铒光纤C+L波段ASE光源的实验研究

本文通过对常见的双级双程双泵浦光源进行实验研究,分析了两级掺铒光纤的长度以及两级泵浦的功率对光源输出光谱的功率大小、平坦度和平均波长的影响。根据实验分析结果,当EDF1和EDF2的长度分别为9 m和38 m,一级泵浦功率为65 mW,二级泵浦功率为115 mW时,光源输出功率为16.89 mW,平均波长为1 566.389nm,1 536nm-1 605nm波段范围内光谱的不平坦度±2dB。     

基于高浓度掺铒光纤的平坦宽带光源设计

为了实现高平坦的自发辐射输出,提出并设计了一种基于974nm泵浦源和高掺杂浓度掺铒光纤的平坦宽带光源。系统以泵浦波长974nm的激光二极管作为泵浦源,先将泵浦光分为两路对掺铒光纤分级泵浦,再将铒离子产生的自发辐射光合并输出,并调节铒纤长度和泵浦功率对输出光谱进行优化。仿真结果表明：泵浦功率为160mW,两段掺铒光纤长度分别为7m和2m时,可以在1530～1610nm得到带宽为80nm,功率为20.348mW,平坦度为±1.268dB的光谱输出。该系统在不额外增加滤波器且光纤总长小于10m的前提下,实现平坦宽带输出,有望在光纤传感系统中得到应用。     

高效掺Yb3+双包层光纤激光器的研究

采用多模大功率半导体激光器泵浦掺Yb双包层D型光纤,详细研究了输出功率与泵浦的关系,使用5m长多模光纤,获得了1.07μm,功率为7.2W的激光输出。     

980nm泵浦的掺铒光纤放大器实验研究

10m长的铒掺杂光纤在980nm波长半导体激光器泵浦下,获得了对1.55μm波长的入射光信号的放大作用。当入射光信号功率为-22dBm而泵浦功率为9.3mW时,放大器的增益为15dB.     

激光二极管泵浦Nd:YVO4/YVO4复合晶体绿光激光器

采用一种新型的Nd:YVO4/YVO4复合晶体,利用V型折叠腔,研究了高功率激光二极管端面泵浦的Nd:YVO4/YVO4复合晶体激光器基频1.06 μm及倍频532 nm激光的输出特性.当泵浦功率为24.6 W时,获得1.06 μm激光的最大输出功率为11.7 W,光-光转换效率为48%.当泵浦功率为17 W时,获得了5.32 W的绿光输出,光-光转换效率达到31.3%.     

端面泵浦掺Yb3+双包层光纤激光器

从双包层光纤激光器的速率方程出发，得到了光纤中泵浦光与激光的功率分布、输出功率与泵浦功率的关系、腔镜反射率及光纤长度对输出功率的影响。研究结果表明：输出激光功率与光纤长度及后腔镜反射率有很强的依赖关系，存在一个输出功率最大的最佳光纤长度。后腔镜反射率越大，输出激光功率越小；当光纤长度较短时，在输出端放置反射镜使泵浦光高反射，可以提高输出功率和效率。通过对端面泵浦掺Yb3+双包层光纤激光器进行理论分析和实验研究，得到输出激光的中心波长为1088.3nm，斜率效率为33.7%，最大输出功率为1.75W。     

内腔级联拉曼光纤激光器输出特性的实验研究

采用标准单模石英光纤作为拉曼增益介质，光纤布拉格光栅作为谐振腔镜，研制了一台内腔级联拉曼光纤激光器。利用掺Yb双包层光纤激光器作为抽运源，实现了二级拉曼转换，在波长1176.8nm获得了309mW的最大输出功率，斜率效率接近51.5％。在小抽运功率下，发现拉曼光纤激光器的输出中存在重复周期约为2.9μs的脉冲序列；当抽运功率大于某一值时，上述脉冲消失，获得了十分稳定的连续输出。     

X波段相对论速调管放大器同轴双间隙输出腔输出特性

 设计了工作在X波段的相对论速调管放大器同轴双间隙输出结构,并采用3维PIC程序对其进行了粒子模拟,分析了输出微波功率随直流渡越角、输出腔品质因数值等相关参数的变化,对输出腔体结构进行了优化设计。模拟结果表明：同轴双间隙输出结构可以降低束流的势能,增加束流与腔体的作用时间,提高速调管的微波提取效率。模拟中采用束压600 kV、束流5 kA、调制深度100%和峰值频率9.37 GHz的电子束以及1T的轴向引导磁场强度,得到了周期平均功率1.2 GW、峰值频率9.37 GHz、效率40%的微波输出。     

增益模块长高比对输出功率和提取效率的影响

为了得到HF化学激光器的增益发生器较佳的模块尺寸,研究了增益模块长高比对输出功率及放大级提取效率的影响。使用基于变换坐标系的有限差分方法,计算了主振荡功率放大器（MOPA）结构HF激光器不同增益模块长高比条件下的主振荡器输出功率、放大级提取效率及经放大后的输出功率。计算结果表明:对于MOPA结构HF激光器而言,当增益体积一定、小信号增益曲线相同时,随着增益模块长高比的减小,主振荡器输出功率和经放大级放大后的输出功率将有所增加,但放大级的能量提取效率将降低;当增益模块长高比已经较小(小于５)时,进一步降低长高比对激光器输出功率和放大级提取效率的影响微弱。     

高功率全光纤激光器特性

介绍了采用国产光纤光栅研制的全光纤激光器,单端泵浦获得468 W的连续激光输出。从理论上分析了光纤光栅的反射率与波长的关系,计算了输出谱宽值,与实验测得的数据相符。全光纤激光器的光-光转换效率达到70%,且随着功率的增加,光纤光栅的中心波长有向长波方向漂移的趋势。在最高输出功率下180 s之内输出功率波动在0.04%以内。     

强泵浦下掺Yb3+双包层光纤激光器输出特性数值分析和实验研究

对强泵浦下线形腔掺Yb3+双包层光纤激光器输出特性进行了理论和实验研究。通过数值模拟,分析了泵浦光及激光在光纤中的分布、输出功率与泵浦功率的关系、光纤长度及腔镜反射率对激光输出功率的影响。在实验中,利用D型掺Yb3+双包层光纤获得了输出功率10 6W的光纤激光输出,斜率效率达86%。测量了在不同输出耦合条件下的输出功率、阈值泵浦功率和斜率效率,理论分析与实验结果基本一致,为进一步提高光纤激光器功率提供了理论和实验依据。     

CW-COIL输出功率与输出孔径及光轴位置之间的依赖关系

 氧碘化学激光器由于复杂的动力学因素,激光介质的增益分布通常是不均匀的,这就使得激光输出功率并不完全随着激光输出孔径成线性增加,也由于这种增益分布的不均匀性,即使在激光输出孔径不变的情况下,激光输出功率也会随着光轴位置的改变而发生变化。为此,在激光器工作参数固定条件下,通过实验描述了激光输出功率与激光输出孔径及光轴位置之间存在着的一定的依赖关系。     

Performance Analysis and Optimization for Irreversible Combined Carnot Heat Engine Working with Ideal Quantum Gases

An irreversible combined Carnot cycle model using ideal quantum gases as a working medium was studied by using finite-time thermodynamics. The combined cycle consisted of two Carnot sub-cycles in a cascade mode. Considering thermal resistance, internal irreversibility, and heat leakage losses, the power output and thermal efficiency of the irreversible combined Carnot cycle were derived by utilizing the quantum gas state equation. The temperature effect of the working medium on power output and thermal efficiency is analyzed by numerical method, the optimal relationship between power output and thermal efficiency is solved by the Euler-Lagrange equation, and the effects of different working mediums on the optimal power and thermal efficiency performance are also focused. The results show that there is a set of working medium temperatures that makes the power output of the combined cycle be maximum. When there is no heat leakage loss in the combined cycle, all the characteristic curves of optimal power versus thermal efficiency are parabolic-like ones, and the internal irreversibility makes both power output and efficiency decrease. When there is heat leakage loss in the combined cycle, all the characteristic curves of optimal power versus thermal efficiency are loop-shaped ones, and the heat leakage loss only affects the thermal efficiency of the combined Carnot cycle. Comparing the power output of combined heat engines with four types of working mediums, the two-stage combined Carnot cycle using ideal Fermi-Bose gas as working medium obtains the highest power output.     

Experimental study on kilowatt fiber laser in an all-fiber configuration

A high-power fiber laser in an all-fiber format is reported. The system consists of 36 pump ports, which use both counter and forward pump configuration. In the experiment, 1 008-W output power is obtained when 24 pump ports are used with a total pump power of 1477 W. The optical-to-optical conversion efficiency is 68% and the 3-dB bandwidth of laser output increases with output power. Presently, the output power is only limited by the pump source. It can be predicted that the laser power can be further scaled if more pump sources are utilized.