光栅耦合外谐振腔调谐的半导体量子级连激光器

本文研究了由InGaAs/InAlAs材料组成,波长为4.6和5.1微米的量子级连中红外半导体激光器的光栅外耦合谐振腔的特性。在温度是80K时波长可调制宽度是激光中心波长的1.5%左右。对于这两个激光器而言,它们的波长可调制宽度随温度升高而减低。被调制的单模激光器的输出光功率是几个毫瓦,激光的谱线宽度是1到2个微米。激光阈值电流随波长缓慢变化,然而激光输出效率在短波长时更加优化。     

千瓦级半导体抽运的固体热容板条激光器

报道了千瓦级激光二极管面阵抽运固体热容激光器的理论与实验研究,分别采用Nd∶YAG单板条和双板条串接的热容激光器,利用热容激光器的理论计算模型计算了在一定的工作时间内激光输出特性,并进行了实验验证。实验中采用的晶体尺寸均为59mm×40mm×4.5mm,对单板条进行抽运时平均功率大约为5.6kW,双板条串接时为11.2kW,重复频率为1kHz,占空比为20%。实验中观察了1s的工作时间内脉冲能量输出的波动情况,单板条时单脉冲能量输出最大为1.3J,在1 s后单脉冲能量输出下降到开始的70%左右,而双板条串接时单脉冲能量输出最大为2.06J,在1s后单脉冲能量输出下降到开始的50%左右,对单块晶体采用通水冷却的准热容热管理模式能有效地降低其热效应。     

一种新型自激发布里渊掺铒光纤激光器

利用级联的受激布里渊效应,自激发布里渊掺铒光纤激光器可以实现常温下的多波长激光输出。通过在自激发掺铒光纤激光器中引入一个高双折射萨尼亚克(Sagnac)环形滤波器,调节萨尼亚克环形滤波器的偏振控制器(PC),实现了可调谐多波长输出,同时在实验中观测到双布里渊多波长带的现象。研究了这种光纤激光器中萨尼亚克环形滤波器的带宽和980 nm抽运光功率对输出波长数的影响,在萨尼亚克环形滤波器的带宽为83.3 nm以及980 nm抽运光功率为260 mW时,得到了52个间隔为0.088 nm的多波长激光输出。     

室温Er:YAG级联脉冲激光器的实验探究

报道了室温下级联中红外Er:YAG脉冲激光器。通过实验观测到级联发射的特征波长为1469 nm,确定了激发态吸收的特征波长为1676 nm。采用掺杂浓度(原子数分数)分别为7.5%和10%的两种Er:YAG晶体,通过实验对比了级联与非级联条件下的中红外输出能量。掺杂浓度为7.5%的Er:YAG中红外激光的最大单脉冲能量由非级联时的0.62 m J提高至级联时的0.99 m J,提高了约59.7%;掺杂浓度为10%的Er:YAG中红外激光的最大单脉冲能量由非级联时的1.04 m J提高至级联时的1.51 m J,提高了约45.2%。实验结果表明,常温低掺杂Er:YAG晶体可实现级联输出,并且级联有助于中红外激光单脉冲能量的提高。     

22 GHz窄线宽全光纤激光器实现2.62 kW近衍射极限输出

基于大模场面积掺镱光纤搭建了全光纤1064 nm高功率窄线宽光纤激光主振荡功率放大系统,实现了2625 W的最高功率输出,斜率效率76%。最高输出功率时,光束质量为Mx2=1.273,My2=1.255,3 dB光谱宽度为21.7 GHz,这是目前全光纤激光器在该光谱线宽下实现的最高输出功率。     

10kW峰值功率高脉冲能量全光纤结构2μm掺铥光纤激光器

基于增益开关技术在高掺杂浓度掺铥光纤中获得了稳定的2μm种子脉冲激光,输出激光中心波长为1 979.4nm,脉冲重复频率在1~100kHz之间可调,输出脉冲宽度变化范围为60~200ns。采用两级掺铥光纤放大器对该种子脉冲激光进行放大实验,当种子脉冲激光重复频率为20kHz时获得最大输出平均功率为17.2W,输出光谱没有观察到明显的放大自发辐射噪声。最大功率输出时,脉冲宽度为82ns,对应单脉冲能量为0.86mJ,脉冲峰值功率高于10kW。     

窄线宽光纤激光器在1030 nm波段实现3 kW近衍射极限输出

基于大模场面积掺镱光纤搭建了全光纤1030 nm高功率窄线宽光纤激光主振荡功率放大系统,实现了3004 W的最高功率输出,斜率效率69.27%,是目前报道的输出功率最高的1030 nm波段近衍射极限光纤激光器。最高输出功率时,x,y方向的光束质量因子分别为1.169,1.174,3 dB光谱宽度为0.18 nm,放大自发辐射抑制比达到37 dB。     

微微秒叶绿素染料激光器的研究

本文报道用一台对撞脉冲锁模Nd:YAG激光器的三倍频光作为泵浦光源,采用超短腔结构,获得叶绿素的红色ps脉冲激光输出的装置和实验结果。研究了叶绿素a和b在各种聚合状态下输出激光波长随染料浓度的变化关系,当叶绿素a-乙醇溶液浓度为2×10~(-3)M,激光腔长<36μm时可获得单模调谐ps系列脉冲输出,激光束的发散角≈60mrad。     

采用国产大模场面积双包层光纤的714W连续光纤激光器

采用两个中心波长约976 nm准直输出的高功率半导体激光模块为抽运源,通过空间滤波和非球面透镜耦合技术,双端抽运长度为21 m的大模场面积国产掺镱双包层光纤,获得了714.5 W的高功率连续激光输出。采用反向抽运,当入纤抽运功率为760 W时,激光输出功率达到501 W;采用双端抽运,当入纤抽运功率为1137 W时,获得了714.5 W的高功率连续输出,光光转换效率为62.8%,斜率效率为67%。     

基于水、风混合型冷却系统的LD端面泵浦全固态连续绿光激光器

为了简化激光器冷却系统,减小体积,降低成本,设计出一种基于水、风混合型的冷却系统,具有水冷和风冷的优点,可以实现稳定的绿光激光输出.采用结构简单、紧凑的平-凹腔设计,其端镜为平面镜,输出镜为凹面镜,曲率半径R=1 m,腔长L=165 mm,获得较稳定的单端泵浦Nd:YVO4腔内倍频KTP连续绿光激光输出.当晶体吸收的泵浦功率为24.3 W时,532 nm激光功率达到4.2 W,光-光转换效率达到17.2%.在绿光输出功率为3 W的情况下,观测到的变化范围在2.5%左右,温度变化范围在0.1°左右.实验结果表明,该冷却系统能够较好地转移晶体热效应产生的热量,实现转化效率较高的绿光输出,有利于实现高功率激光器的微型化.     

1018 nm短波长掺镱光纤激光高功率自组织相干合成

搭建了两台高功率、低量子损耗的1018 nm短波长掺镱光纤激光器,进行了全光纤结构下两路光纤激光器的相干合成实验。获得了功率为55 W、合成效率为90.2%的相干输出,这是当前严格单模1018 nm光纤激光器的最高功率水平。同时,验证了Michelson腔自组织相干合成技术能够实现光纤激光器的高功率单模输出。     

两光子晶体光纤激光器相干锁定的实验研究

利用自成像腔技术进行光子晶体光纤(PCF)激光器光束相干合成的实验研究,实现了两光子晶体光纤激光器的相位锁定.在不使用滤波器的情况下,实验仍能观测到清晰的下涉图样,且在高功率输出状态以及环境噪声情况下干涉图样仍可保持稳定,表明具有单模大模场特性的光子晶体光纤在实现光束相干合成方面比传统的双包层光纤(DCF)有明显的优越性.实验还表明耦合输出镜的反射率对相干输出功率有一定影响,当反射镜的反射率分别为5%,10%和15%时,两台激光器相干输出斜率效率分别为63.8%,61.6%和60.2%.在抽运功率为150 W和耦合输出镜的反射率为5%时,获得95.8 W的最大相干功率输出,相干功率合成效率为90.2%.实验中无任何热光效应产生,有望利用该方法获得更高的相干输出功率.     

Tm3+:Ho3+共掺石英光纤激光器的实验研究

用铥钬共掺石英光纤,在钛宝石激光泵浦下,获得了波长为1870 nm、最大功率为240 mW的单模激光输出,斜率效率接近31％这是目前用该类光纤获得的最高转换效率研究了输出激光功率、输出光谱随泵浦功率、激活光纤长度的变化关系,并对相应结果进行了分析     

Experimental study of SBS suppression and coherence property of 1064 nm high power multi-tone fiber amplifier

Seeding high power fiber amplifier employing multi-tone fiber laser is an effective approach to suppress stimulated Brillouin scattering (SBS). In this paper, a two-stage 1064 nm high power fiber amplification system was set up. Single-, two- and three-tone fiber lasers were employed. SBS threshold powers and maximum output powers of the multi-tone cases are enhanced compared with the single-tone case. The multi-tone amplifiers also show comparable optical-to-optical efficiency to the single-tone amplifier. To demonstrate and validate coherence property of the two multi-tone fiber amplifiers, the output laser beams of the amplifiers were self-interfered in our self-made coherent beam combining system. The laser beams of the multi-tone cases showed good coherence property comparable to the single-tone case, which implied that the high power output laser light of the multi-tone fiber amplifiers could be used for coherent beam combining.     

Experimental study on phase-locking of two high-power all-fiber lasers

By using a novel mutual injection technique, phase-locking and coherent combining of two high-power all-fiber lasers are realized and experimentally demonstrated. Steady interference strips with high visibility of 46% are observed. The coherent combined 407 W CW output power with a power-combining efficiency of up to 98% is obtained. The laser array works well with excellent stability. In the long time of high-power operation no thermal distortions or damages are observed. The proposed technique can be used to further scale up the coherent combined output power of high-power fiber lasers.     

高功率光纤激光阵列被动相干组束技术研究

对高功率光纤激光的被动相干组束技术进行了理论和实验研究.介绍了几种典型的被动相干组束技术,并对其功率可提升性进行了分析.详细报道了课题组在光反馈环形腔结构光纤激光相干组束方面的研究进展,研究分析了该相干组束技术的输出光谱特性和路数可提升性,建立了4路和8路高功率光纤放大器的相干组束系统,并分别实现了1062和1090W...     

两路双包层光纤激光器互注入锁相实验研究

提出了一种利用45°半透半反分束镜和角锥反射器实现两路光纤激光器的能量相互注入,从而获得相干合成激光输出的新方法,分析了其锁相原理.在实验上成功实现了两路独立振荡双包层光纤激光器的互注入锁相输出,在远场观察到了清晰稳定的干涉条纹（可见度约0.57）,获得了超过10W的相干合成激光输出,功率合成效率约为76%.实验表明,这种互注入锁相方法可以在更高功率条件下运行,是光纤激光相干合成领域一种有前途的新技术. 关键词： 光纤激光器 相干合成 互注入锁相     

基于光纤光栅的高功率光纤激光器

分析了光纤光栅的选频原理以及光纤光栅基高功率光纤激光器的阈值特性和输出特性.采用紫外写入的光纤光栅做谐振腔,研制了全光纤结构的高功率光纤激光器,泵浦阈值为186 mW, 最大输出功率1.78 W,斜率效率59%,实验结果与理论分析基本吻合.     

窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器的理论模型和数值分析

窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器在非线性频率变换、遥感探测和量子信息等领域有广泛的应用前景.综合考虑受激拉曼散射(stimulated Raman scattering,SRS)、受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering,SBS)、自相位调制(self-phase modulation)和交叉相位调制(cross-phase modulation)等非线性效应,建立了窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器的非线性动力学模型.仿真分析了放大器中脉冲激光的时频演化特性,对比研究了抽运脉冲宽度、光纤长度和信号光功率等因素对放大器性能的影响.研究发现,上述因素会影响放大器的SRS阈值、SBS阈值、输出激光线宽、激光转换效率等.例如,当脉冲宽度为800 ns时,SBS随着抽运功率的增加而发生,限制了激光功率的提升;减短抽运脉宽可以抑制SBS,但是输出激光的线宽易于展宽到数百MHz以上;增加光纤长度可以获得更低的SRS阈值和更高的转换效率,但是SBS效应和光谱展宽程度也随之增强.系统搭建中需要平衡各非线性效应,选择合适的系统参数.研究内容可以为窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器的设计搭建提供参考.     

An approximate analytic solution of strongly pumped Yb-doped double-clad fiber lasers without neglecting the scattering loss

A theoretical analysis of strongly pumped Yb-doped double-clad fiber lasers is presented and an approximate analytic function of distributed laser along the whole fiber with the scattering loss is obtained for the first time. A comparison is made between the analytic solution and the exact numerical solution. The results have shown that the analytic function of distributed laser within the fiber is accurate and explicit. With the analytic solution the losses caused by laser scattering are shown in three different pump modes. The results verify that the backward pumping can get the highest output power in strongly pumped fiber lasers.