侧面泵浦大功率双包层光纤激光器的双凹槽金属二元光栅

 将双凹槽金属二元光栅用于侧面泵浦大功率双包层光纤激光器中,这种具有等槽深、不等线宽的双凹槽金属二元光栅可以被直接制作在双包层光纤的侧面内包层上，以实现大功率的激光泵浦。通过选择梯度优化算法（如拟牛顿算法）和微型遗传算法准确地预测出：利用这种双凹槽金属二元光栅结构能实现对TE偏振光的耦合效率为77.27%，而对TM偏振光的耦合效率为94.77%。同时，也对这种结构的制作容差和最小特征尺寸进行了分析和计算。     

多点侧面泵浦双包层光纤激光器的对称夹层结构

 利用基于亚波长衍射光栅理论的介质-金属-介质的对称夹层结构,对掺杂的双包层光纤进行多点泵浦，根据严格的电磁场衍射理论和光栅方程，分析了多点泵浦时，这种耦合结构的泵浦光泄露的问题，证明了多点泵浦时泵浦光的泄露率仅为15.52%，而对信号光则不存在泄露。这种对称夹层结构可以用于多个大功率激光二极管阵列的多点侧面泵浦双包层掺杂光纤中，以制作各种大功率(数kW级)稀土光纤激光器，其最大耦合效率可以达到80%以上。     

熔锥型侧面泵浦耦合器的研究

 现在高功率光纤激光器和光纤放大器采用的双包层掺杂光纤,相对于从半导体泵浦激光器发射出的多模泵浦光束的大发散角,其内包层的直径很小,因此把泵浦光有效地耦合到双包层掺杂光纤的内包层是一个急需解决的难题。研制一种熔锥型侧面泵浦耦合器,可以大幅度提高泵浦光功率,实现增益光纤的多点泵浦,在双包层光纤放大器中使用良好,安全稳定,实现了较高的耦合效率,达到了70%,信号光通过率98%,信号输入与泵浦输入的隔离度大于50 dB,泵浦输入对输出端反向传输光的隔离度27 dB。通过对比结构紧凑性、耦合效率、系统稳定性等相关指标发现,熔锥型侧面泵浦耦合器完全可以满足高功率光纤激光器和光纤放大器的使用要求。     

侧面抽运的掺Yb双包层光纤激光器

利用光纤角度磨抛侧面耦合新技术研究了侧面抽运的掺Yb双包层光纤激光器。实验上采取新的加工工艺获得了端面具有小锐角磨抛斜角的多模光纤,专门设计的高精密机械调整结构有效地将多模光纤的斜面和双包层光纤的侧面精确对准,通过不同的折射率匹配材料进行的研究,发现折射率匹配材料对于注入功率和抽运效率都有较大影响。实验中通过光纤角度侧面耦合器能够注入1．12W抽运光进入双包层光纤,侧面耦合效率最高可达80％。将该侧面耦合技术用于侧面抽运的掺Yb双包层光纤激光器,在单个尾纤输出的半导体激光器侧面抽运下得到光纤激光器的最大连续激光输出功率282mW,斜率效率为55．5％。实验结果表明,光纤角度磨抛耦合技术是掺Yb双包层光纤激光器的一种简单有效的侧面抽运方式。     

高功率双包层光纤激光器

介绍了高功率双包层光纤激光器的结构和工作原理，综述这种新型光纤激光器的主要特点及其在国内外的最新进展状况，展望了双包层光纤激光器的应用前景。     

高功率双包层光纤激光器抽运技术的方案分析

介绍了高功率光纤放大器双包层光纤的结构特点和双包层抽运的基本原理,在此基础上对高功率双包层光纤激光器的抽运关键技术作了分析,详细讨论了端面抽运技术、熔锥侧面抽运技术、内嵌反射镜抽运技术、角度抛光侧面抽运技术和V形槽侧面抽运技术等多种侧面抽运技术的结构及系统性能参数,并对各种侧面抽运技术的优缺点作了比较分析.研究结果表明,侧面抽运比端面抽运更有利于获得高功率激光输出,而在侧面抽运技术中则以V形槽侧面抽运技术为佳.     

双包层掺Yb3+光纤激光器的关键技术

大功率光纤激光器作为第三代激光器的代表,在激光加工和激光武器方面有着重要应用.介绍了掺Yb3+光纤激光器的发展历程,理论上分析了光纤激光器的泵浦阈值和输出功率,讨论了实验过程中涉及到的大功率LD泵浦、光纤耦合和双包层光纤等关键技术,为同类激光器的改进设计和深入研究提供参考.     

高功率双包层光纤激光器温度场动态分析

基于动态热传导方程,对高功率双包层光纤激光器的热效应进行了数值模拟,研究了高功率双包层光纤激光器内部温度场的空间及时间特性.计算表明,对于芯径为15 μm的光纤,开启泵浦光后约20 s光纤温度达到稳定值,关闭泵浦光后约20 s光纤冷却到室温,如采用脉冲泵浦,温度分布将随时间变化,波动频率与泵浦频率相同,泵浦频率越高波动越小,越接近相同平均功率的连续泵浦.     

高功率掺镱双包层光纤激光器中光纤损伤及其理论分析

针对高功率掺镱双包层光纤激光器热效应引起的光纤损伤情况,由热传导方程,结合边界条件推导了两端泵浦情况下双包层光纤激光器光纤内的温度分布及热效应引起的应力分布,并对光纤内的温度分布和应力分布进行了数值模拟.结合模拟结果,对光纤的损伤进行了解释,分析了引起光纤热效应的主要因素.对两端泵浦情况的模拟与分析符合高功率光纤激光器的实际工作情况,这对优化高功率光纤激光器的设计有一定的参考价值.     

国产掺镱双包层光纤的激光特性

 采用MCVD方法研发了掺镱双包层光纤，并对其结构特性、荧光特性和激光特性进行了测试和研究。其D形内包层尺寸为400/450μm，数值孔径为0.36,纤芯直径约为16μm，数值孔径约为0.18。荧光谱线的范围为1 000~1 140 nm，1 030 nm处的峰宽大于50 nm。采用大功率激光二极管单端泵浦6 m长的双包层光纤，在泵浦入纤功率为61 W时， 获得了32 W的激光输出，斜率效率为64%。该光纤在高功率处未发现饱和现象，通过优化光纤参数与泵浦方式还可以提高转化效率和输出功率。实验表明该光纤可以取代进口光纤用作高功率激光器件。     

Construction of a side pumped double-clad fiber using polished couplers

The paper presents a new way of side pumping double-clad fibers. Elaborated asymmetric polished couplers are presented. By using these couplers in pumping power set-ups of double-clad fiber very good pumping efficiency a very good efficiency was attained. The experimental and numerical optimizations of designed couplers are presented.     

基于Zemax分析双包层光纤吸收效率的新方法

计算双包层形状对光纤吸收效率的影响,常用的方法有二维射线法、三维射线法、光纤光学波动耦合理论等。介绍了一种基于Zemax软件计算其吸收效率的三维方法,通过编写ZPL宏计算了圆形、偏心形、矩形、D形、八角形等常规内包层形状对光纤吸收效率的影响,并将分析结果与二维射线法所得结果进行比较,数据表明:本文的计算结果和二维射线法的计算结果类似,各种内包层形状光纤的吸收效率趋势是一样的。它的优点在于本文给出的是吸收效率和光纤长度的关系,更形象直观,而二维射线法给出的是吸收效率和反射次数的关系;在Zemax中可以设置光线的临界角,而二维射线法是假设光线从内包层里任意一点随机发射的,它没有考虑到光线在内包层中发生全反射的条件,本文的计算结果更准确一些;在Zemax里可以构建各种内包层形状,它的非序列光线追迹速度很快,以矩形内包层光纤为例,在同样的条件下利用Zemax用时373 s,利用二维射线法用时1 732 s,所以基于Zemax分析双包层光纤吸收效率的方法计算速度更快。最后用这种方法研究了上海光机所楼祺洪研究员提出的一种新型双包层光纤的吸收效率。     

包层泵浦掺镱光纤激光器的理论和实验研究

从包层泵浦光纤激光器的速率方程理论出发,推导出了稳态下包层泵浦光纤激光器的输出功率,斜率效率和阈值功率的解析表达式,进行了数值模拟,对模拟结果进行了简单分析。并进行了实验研究,实验采用中心波长为975nm的激光二级管单端泵浦内包层形状为D型的包层光纤,利用二相色镜和光纤端面反馈构成谐振腔,采用了两套不同的准直耦合系统,得到的最高输出功率为24W,总的光-光转换效率为53.5%。     

Multiple scatter of vector electromagnetic waves from rough metal surfaces with infinite slopes using the Kirchhoff approximation

This paper presents calculations of a new formulation of the three‐dimensional Kirchhoff approximation which allows calculation of the scattering of vector waves from two-dimensional (2D) metal and dielectric rough surfaces containing infinite slopes. Results are presented for scattering from metal surfaces with rectangular surface structures. This type of surface has applications, for example, in remote sensing and in testing or imaging of printed circuits. Some calculations for rectangular-shaped grooves in a plane are presented for the 2D surface method and are compared to previously published results using a different method of calculation. Good agreement is found between the results for the different calculation methods.     

Numerical analysis and experimental results of output performance for Nd-doped double-clad fiber lasers

Numerical analysis is investigated for the high-power double-clad fiber lasers and experimental results using different microscope objectives for focusing into a Nd-doped rectangular double-clad fiber also performed. The numerical analysis includes dependence of output power on output mirror reflectivity, absorbed pump power, loss, and fiber length and pump power distribution for the cases of one-end and two-end pumps with 20 dB/km loss. Calculated conversion efficiencies are 76.36%, 69.73%, and 63.84% for lossless, two-end pump, and one-end pump fiber lasers, respectively. Slope efficiencies from absorbed pump power/output powers measured using microscope objectives are 16.8%/182 mW, 53.8%/351 mW, 24.9%/1240 mW, and 13.9%/649 mW for magnifications of 5×, 10×, 20×, and 40×, respectively.     

介质填充浅槽周期结构表面上的太赫兹表面等离子体激元

通过在金属表面刻成浅的垂直凹槽,并在槽内填充不同的介质,对金属表面浅槽周期结构上传播的表面等离子体激元的色散特性与填充介质的关系进行了研究.研究表明通过在周期凹槽内填充介质可以有效降低人工表面等离子体激元的渐近频率,并增强金属表面对电磁场的约束.分析了太赫兹波段金属的吸收损耗对人工表面等离子体激元特性的影响,结果显示基于填充介质的浅槽周期表面结构可以获得长距离传输以及场的亚波长约束.通过对波传输的数值仿真,验证了该表面结构在太赫兹波段良好的导波能力.这种表面结构对太赫兹波段新型集成导波器件的设计具有参考价值.