双端输出全光纤振荡器突破8 kW高功率输出

双端输出光纤激光振荡器可以通过一个单谐振腔结构实现两路激光输出,能够减少高功率光纤激光系统的体积和成本,在工业领域有着很好的应用前景。基于双端泵浦谐振腔结构,采用稳波长981 nm光纤耦合半导体激光器（LD）泵浦纤芯/包层直径为30/400μm的双包层掺镱光纤,首次实现了总功率大于8 kW的双端输出光纤激光振荡器。在总最高泵浦功率为10.951 kW时,A端输出功率为3769 W, B端输出功率为4400 W,总功率为8169 W,激光器光-光转换效率74.6%,A、B端激光光束质量M2因子分别约2.13和2.36。在最高输出功率时,两端输出激光中均未观察到动态模式不稳定效应（TMI）和受激拉曼散射（SRS）,通过进一步增加泵浦功率,有望实现更高功率的激光输出。     

2.2 W掺Yb3+双包层光子晶体光纤激光器

采用多模大功率972 nm半导体激光器泵浦20 m掺Yb双包层光子晶体光纤,详细研究了输出功率与泵浦功率的关系, 获得了1.09 μm,功率为2.2 W的激光输出.     

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.     

全光纤激光器实现kW级功率输出

 搭建了一台全光纤结构的光纤激光器。采用双端泵浦结构,共有36个泵浦输入端。在使用其中的24个泵浦输入端,泵浦功率为1 477 W时,获得了1 008 W高功率输出,光光转换效率为68%。输出激光的中心波长为1 082 nm,半波全宽为3 nm。目前激光器输出功率受限于泵浦功率,增加泵浦源的数目有望进一步提高输出功率。     

1137 nm长波掺镱光纤激光器的出光实验

分别使用976 nm半导体激光器和1040 nm光纤激光器作为泵浦源,实现了1137 nm长波光纤激光器的出光,输出功率均超过百mW。激光器采用相同的线性腔结构,高反光栅和低反光栅的反射率分别为99.6%和39.7%,增益介质是一段8 m长的掺镱光纤,纤芯直径5 m。当976 nm半导体泵浦功率为912 mW时,1137 nm激光输出功率为182 mW,对应的斜率效率为28.5%;当1040 nm激光功率为1.59 W时,输出的1137 nm激光功率为278 mW,斜率效率约为25%。在此基础上对两种泵浦方式进行了对比分析。     

LD泵浦掺镱双包层光纤激光器的理论研究

对线形腔LD泵浦掺镱的双包层光纤激光器进行研究,通过数值模拟,分析了不同泵浦方式下的泵浦光、激光输出功率和增益特性在光纤中的分布。结果表明,单端后向泵浦输出功率率较高,对于小功率光纤激光器则是最佳选择。进一步又研究了单端后向对称泵浦输出功率与光纤长度及腔镜反射率的影响,为提高光纤激光器的输出功率提供了理论和实验依据。     

长波段半导体激光泵浦光纤激光器实现2 kW功率输出

半导体激光（LD）泵浦的高功率光纤激光器具有效率高、体积小、重量轻、稳定性好等优点,在工业加工等诸多领域都有着广泛的应用。为了提高泵浦光吸收率,传统光纤激光器常用915 nm和976 nm波段的LD作为激光的泵浦源。在该类LD泵浦的光纤激光器中,由于量子亏损和泵浦吸收系数相对较高,光纤激光器的热致模式不稳定（TMI）阈值相对较低。为了提高量子效率和潜在的TMI阈值,提出采用大于1 010 nm波段的LD直接泵浦光纤激光器,产生高量子效率激光。搭建了振荡放大一体化的全光纤激光器,采用总泵浦功率为2.56 kW的1 010 nm波段LD泵浦,首次获得输出功率2.05 kW、光束质量M2约1.7的激光。后续将通过进一步增大泵浦功率、优化光纤特性以实现更高功率、更优光束质量的光纤激光输出。     

掺Yb3+双包层光纤激光器的数值分析

 对掺Yb³⁺双包层光纤激光器不同参数情况下的输出功率和增益分布进行了数值模拟，分析了一端泵浦和双端泵浦方式下输出特性的差异，激光沿光纤长度方向的分布，输出功率与光纤长度、腔镜反射率及泵浦功率的关系。结果显示：两端泵浦较一端泵浦增益更加平坦，输出功率也稍高；当泵浦光波长为975nm时，输出激光功率对光纤长度更为敏感，最佳光纤长度相对于泵浦光波长为915nm时短且转化效率高；在大功率长光纤的情况下，光纤有损耗时输出功率随输出腔镜反射率的增加单调地减小，无损耗时输出功率不随输出腔镜反射率变化。     

二极管泵浦1064nm单频Nd∶YAG激光器输出功率稳定控制系统设计

介绍了激光二极管(LD)端面泵浦1 064 nm单频Nd∶YAG激光器的工作原理和结构特点,分析了影响这种固体激光器输出功率稳定性的主要因素,设计并实验研究了一种用于稳定该激光器输出功率的控制方案。该方案在严格控制LD和Nd∶YAG晶体工作温度的条件下,当单频Nd∶YAG激光器的输出功率波动时,根据LD输出功率与其注入电流成正比这一变化规律,利用获得的功率误差信号反馈控制LD的注入电流,即可稳定单频Nd∶YAG激光器的输出功率。实验结果表明:当LD泵浦1 064 nm单频Nd∶YAG激光器的输出功率约为11.5 mW时,采用所设计的控制系统,可使激光输出功率稳定性在130 min内优于1.3%。     

半导体激光器纵向泵浦准连续Cr:LiSAF激光器的实验研究

用波长为653.2nm的半导体激光器实现了纵向泵浦Cr:LiSAF激光器的准连续运转,晶体平均吸收功率为140mW时获得激光输出,在LD最大输出功率范围内,晶体平均吸收功率为680mW时,可获得最大平均输出功率32mW,斜效率5.6%.     

Self-pulsing characteristics of a high-power single transverse mode Yb-doped CW fiber laser

We present an experimental study of self-pulsing characteristics of a high-power single transverse mode Yb-doped double-clad continuous wave (CW) fiber laser. The self-pulsing features under high-power single-end pumping and double-end pumping configurations have been shown to be distinct. Our experimental observation indicates that in single-end pumping configuration, self-pulsing is predominant due to saturable absorption effect, caused by the weakly pumped portion of the fiber at the farther end. However, in double-end pumping configuration, uniform pumping and hence gain uniformity along the fiber length avoids the onset of saturable absorption of signal along the fiber length and thereby reduces self-pulsing, which finally results in a much more stable output.     

LD抽运Cr,Tm,Ho∶YAG微片激光器单纵模运转特性的研究

研究了LD抽运的单纵模Cr,Tm,Ho∶YAG微片激光器,激光器厚度为1?mm,在用波长785?nm的LD进行端面抽运时,激光器阈值为1060?mW,单纵模激光最大输出功率为31?mW. 对激光器输出功率随温度变化特性进行了研究,验证了CTH∶YAG晶体的温度敏感性. 还研究了激光器的温度调谐特性,实验测得激光器的温度调谐系数为14?GHz/℃. 关键词： 激光光学 CTH∶YAG微片激光器 LD抽运 单纵模运转     

Experiment Research on a Highly Stable LD-pumped Solid State Laser

In high power laser systems, the stability of the seed laser is vitally important. This paper presents the work on the design and manufacture of a highly stable LD pumped solid state seed laser which has the advantages of being all solid state, compact, easy to manufacture and low cost. The laser was composed of two parts. One was an LD pumped 0.5 mm thin Nd: YLF laser system in which the instability was around±6% (3σ). The other was a close-looped laser power control system using external cavity power feedback. Using an electro-optic modulator, a 1×2 optical fiber splitter and a signal processing circuit, we successfully realized the highly stable LD pumped Nd: YLF laser in which the instability of laser output power was lower than±0.2 %/hour (3σ). A digital PID (Proportion, Integration and Differentiation) control method was used with a control frequency of 40 kHz. The 3 mW of highly stable laser power through the optical fiber was obtained.     

Experiment Research on a Highly Stable LD-pumped Solid State Laser

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｉｎｈｉｇｈｐｏｗｅｒｌａｓｅｒｓｙｓｔｅｍｈｉｇｈｌｙｓｔａｂｌｅｓｏｌｉｄｓｔａｔｅｌａｓｅｒｉｓｖｉｔａｌｌｙｉｍｐｏｒｔａｎｔ.Ｈｏｗｅｖｅｒ,ｄｕｅｔｏｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＬＤｐｕｍｐｓｏｕｒｃｅａｎｄｔｈｅｌｅｎｇｔｈｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｏｆｌａｓｅｒｒｅｓｏｎａｎｔｃａｖｉｔｉｅｓＬＤ ｐｕｍｐｅｄｓｏｌｉｄｓｔａｔｅｌａｓｅｒｓｈａｖｅｐｏｗｅｒｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｉｅｓｏｆａｒｏｕｎｄ± 10 % .Ｗｉｔｈａｍｏ…     

飞秒被动锁模环形腔掺Er3＋光纤激光器

在考虑增益、损耗、群速度色散、自相位调制、快速可饱和吸收体等各种参数同时作用情况下，分析了非线性偏振旋转效应自启动锁模机理，研究了腔体参数与锁模脉冲之间的关系，并给出飞秒被动锁模环形腔掺Er3＋光纤激光器实验原理。实验采用性能稳定的980nm半导体激光器作为抽运源，高掺杂短长度掺Er3＋光纤作为增益介质，利用非线性偏振旋转锁模技术，得到了稳定的飞秒自起振锁模光脉冲。抽运功率为23mW时，激光器输出锁模脉冲中心波长1552nm，3dB带宽为7.6nm，重复频率14.0MHz，平均输出功率0.43mW，自起振锁模泵浦阈值功率11.5mW,并观测到了稳定的高阶锁模脉冲输出。该激光器与报道过的相同结构光纤激光器相比,自起振泵浦阈值低、脉冲能量高、稳定性好，且频谱边带幅度小。     

高效率可调谐掺镱双包层光纤激光器研究

研究了一种高效率可调谐掺镱双包层光纤激光器，在抽运半导体激光为915nm、功率为1W的条件下，掺镱双包层光纤激光器的最大输出功率为440mW，输出斜效率约为80％。输出光束的M^2因子为：x方向1．06，y方向1．04。用一光栅作为输出耦合，输出波长可在1070nm-1150nm的范围内调谐。     

Efficient Nd:YVO_4 laser in-band pumped by wavelength-locked 913.9-nm laser diode and Q-switch operation

An efficient 1064-nm Nd:YVO_4laser in-band pumped by a wavelength-locked laser diode(LD) at 913.9 nm was demonstrated. The maximum continuous wave(CW) output power of 23.4 W at 1064 nm was realized with the incident pump power of 40 W, corresponding to a total optical-to-optical efficiency of 58.5%. This is to the best of our knowledge the highest total optical-to-optical efficiency and output power of Nd:YVO_4laser in-band pumped by a 913.9-nm laser diode.The Q-switched operation of this laser was also investigated. Through a contrast experiment of pumping at 808 nm, the experimental results showed that an Nd:YVO_4laser in-band pumped by a wavelength-locked LD at 913.9 nm had excellent pulse stability and beam quality for high repetition rate Q-switching operation.     

二极管泵浦的2 μm高重复频率脉冲固体激光器

 报道了连续二极管端面泵浦2 μm高重复频率Tm,Ho:YLF激光器的实验研究结果。792 nm光纤耦合激光二极管作泵浦源，泵浦液氮制冷的Tm,Ho:YLF晶体。动态运转时，平均输出功率达到4 W，相应的能量抽取效率大于85%。采用声光调Q方式，重复频率1～50 kHz可调，10 kHz时，峰值功率达到12 kW，最小脉宽为32 ns。同时，还对二极管泵浦2 μm激光器设计中的各种因素进行了分析。     

国产光纤实现同带抽运3000W激光输出

同带抽运是目前实现高功率光纤激光器的有效手段.本文基于同带抽运方式,以国产25/250μm掺镱双包层光纤为增益光纤,构建了全光纤化的主控振荡器功率放大器.实验中采用的国产光纤是中国电子科技集团公司第四十六研究所采用化学气相沉积结合气相-液相复合掺杂工艺制备的,其Yb~(3+)离子的分布更均匀,吸收截面更大,吸收系数更高.实验中,在种子光功率为67.8 W、抽运总功率为3511 W的条件下,实现了3079 W的激光输出,斜效率为85.9%,光束质量M~2约为2.14,3dB带宽为1.4nm,这是目前基于国产光纤同带抽运方式实现的最高功率.理论和实验结果表明国产光纤制备技术不断成熟,已经具备承受高功率输出的能力.继续提高抽运功率,优化增益光纤长度,改良散热方式,国产光纤有望实现更高功率的激光输出.     

被动谐波锁模Er3+/Yb3+共掺双包层光纤环形腔激光器

 为了实现高重复频率和高功率的光脉冲,实验采用Er³⁺/Yb³⁺共掺双包层光纤作为增益介质,稳定的中心波长为976 nm的高功率半导体激光器作为泵浦源,利用非线性偏振旋转锁模技术,得到稳定的自起振锁模光脉冲。当泵浦功率为2.4 W时,激光器输出重复频率为8.829 MHz的连续锁模光脉冲,平均输出功率为52.5 mW,自起振锁模泵浦阈值功率为0.6 W,并观测到了稳定的高阶谐波锁模、调Q和调Q-锁模光脉冲输出。