用于光纤拉曼放大器抽运源的单级光纤拉曼激光器

抽运光源是光纤拉曼放大器应用于密集波分复用系统的关键技术,设计了一种紧凑型的808nm激光二极管抽运的基于钒酸钇（Nd^3＋：YVO4）晶体1342nm固体激光器模块,提出利用上述1342nm固体激光器抽运基于光纤光栅的单级全光纤型拉曼谐振器获得1．4μm激光输出的光纤拉曼激光器,分析了固体激光器的阈值特性、性能优化方法和单级光纤拉曼谐振器的设计方法。上述1342nm固体激光器模块在抽运功率2W时获得了最大655mW的激光输出功率和42．6％的斜率效率,单级拉曼谐振器的1342nm到1．4μm光功率转换斜率效率达75％,在1425nm、1438nm、1455nm和1490nm处的输出功率达到300mW以上。最后给出基于1．4μm光纤拉曼激光器抽运的宽带平坦放大的光纤拉曼放大器的结构参量和性能测试结果。     

抽运光对激光束空间分布影响程度的估算方法研究

为便于评价两种光场空间分布之间的偏离程度，引入一个数学参数δ进行研究。将该参数应用到谐振腔内分析了抽运光空间分布对基模振荡光光束质量的影响。这种影响主要表现为：若抽运光在激光介质中引起非均匀的增益分布，基模振荡光将偏离高斯分布。利用δ参数对这种影响的程度进行了定量估算。定量研究表明：δ参数可以直观地反映泵浦光分布对激光器光束质量的影响程度，而且在激光器的设计中δ参数的大小可衡量泵浦光分布的优劣。对于端面泵浦二极管泵浦固体激光器（DPL），稳恒运转下最理想的抽运光分布形式是高斯型抽运光，其半径等于谐振腔的基模高斯振荡光半径。     

抽运光分布对二极管抽运激光器振荡光光束质量的影响

研究了二极管抽运激光器（DPL）中抽运光的空间分布对振荡光光束质量的影响.通过对端面 抽运情形下光场运动方程的研究，发现不均匀的空间增益分布会影响激光振荡的模式，并且 使得基模振荡光偏离高斯分布.引入一个称之为抽运光影响因子参数，来判断这种影响的程 度.研究表明，这个参数计算方便而且实用.在对基模调Q脉冲激光的研究中发现，由于抽运 光的影响，脉冲前沿的场分布将由远离高斯分布向接近高斯分布变化，称之为脉冲前沿的场 倏变现象. 关键词： 激光二极管 二极管抽运激光器 光束质量     

双包层稀土掺杂光纤抽运吸收特性的分析

建立了复折射率纤芯结合有限差分束传播法的双包 层稀土掺杂光纤抽运吸收效率数值模型,利用该模型对几种常 用内包层外边界结构下双包层稀土掺杂光纤的抽运吸收系数进 行了详细的分析,得出相应双包层光纤的抽运吸收特性. 分析结果对双包层稀土掺杂光纤的优化设计具有重要的指导意义.     

拉曼光纤放大器增益谱特性研究

分析了影响拉曼光纤放大器增益谱的几个因素。在四抽运激光器抽运时，模拟了多抽运激光器抽运时的拉曼增益谱特性。实验中，采用增益平坦滤波器和功率分配两种方法实现增益谱平坦，指出了功率分配方法的优势。     

Yb离子抽运动力学及脉冲储能特性研究

从准三能级Yb离子的能级结构出发，建立了Yb离子的抽运和激光速率方程，结合解析和数值方法，研究了Yb激光介质的抽运动力学过程，包括抽运激发效率、最低抽运强度、激光能量提取效率等关键参数.比较了三类典型的Yb激光介质性能：Yb:S-FAP,Yb:YAG以及Yb:FP-glass.以放大自发辐射(ASE)为设计判据，重点研究了脉冲储能型Yb激光器的设计准则，包括增益介质的厚度与掺杂浓度.最后利用此模型给出了基于Yb:S-FAP以及Yb:YAG的100J级二极管抽运固体激光器(DPSSL)的总体设计参数.将对基于Yb激光介质的脉冲储能型DPSSL的设计提供有益的参考. 关键词： Yb离子 速率方程 抽运动力学 二极管抽运固体激光器     

放大器技术的未来发展

市场上可买到的二极管抽运激光器使研究人员接近达到长期探求超快放大的目标——全固体线性调频脉冲放大系统。对这种系统进行了几次演示,但没有一次接近达到与当前灯抽运系统相当的输出功率级。可抽运掺钛蓝宝石再生放大器的高功率二极管抽运光源是下一步发展的必然。输...     

千瓦级双包层光纤激光器冷却方案设计理论和实验研究

尽管双包层光纤激光器的散热性能好于传统的固体激光器的散热性能,光纤激光器中的热沉积仍然是限制提高其输出功率的重要因素.以双端抽运的400 W双包层光纤激光器为实例,定量分析了光纤内的热沉积分布.根据所建立的散热模型,为了确保千瓦级双包层光纤激光器安全稳定的运行,抽运端附近的对流换热系数应大于2.8×10^-2W·cm^-2K^-1.据此设计出高功率双包层光纤激光器抽运端冷却装置并成功应用在激光系统中,获得了千瓦级的激光输出. 关键词： 热沉积 散热 双包层光纤激光器     

不同脉冲重复频率下抽运方式对全光纤声光调Q激光器性能的影响

在不同初始边界条件下数值求解描述全光纤声光调Q双包层光纤激光器的速率方程,得到前向抽运结构和后向抽运结构下激光器上能级粒子数在增益光纤中的分布,以及脉冲能量、平均功率、脉宽、光纤中储能与脉冲重复频率、抽运合束器对信号光透过率、抽运功率的相互关系.从谐振腔内放大自发辐射光的产生影响谐振腔损耗的角度分析仿真结果,并实验验证两种抽运方式对输出脉冲功率和脉冲宽度的影响.结果表明：不同脉冲重复频率下抽运方式会对全光纤声光调Q激光器性能产生显著影响,为获得较好的脉冲输出性能,在重复频率较低 关键词： 光纤激光器 Q')" href="#">声光调Q 抽运方式     

线阵激光二极管侧面抽运Nd∶YAG激光器特性研究

依据四能级系统速率方程 ,推导出了多横模振荡固体激光器输出与输入参量的关系。对二极管抽运固体激光器中线阵激光二极管三向对称侧面抽运结构 ,计算了抽运光强分布 ,并就激光器的阈值抽运功率、近阈值条件下的斜率效率、输出功率和光束质量等与抽运参量的关系 ,进行了数值计算。由计算结果看出 ,线阵激光二极管侧面抽运Nd∶YAG激光器中晶体半径和抽运光束腰半径是影响输出激光功率和光束质量的主要因素 ,并通过在谐振腔中加小孔选模 ,使光束质量得到明显改善。选择了一组三向侧面抽运结构参量进行了实验验证 ,实验结果与理论计算一致。     

不同波形脉冲激光的时域误差对相干合成的影响

相干合成技术是实现高功率、高亮度光纤激光系统的重要技术途径.然而, 脉冲激光阵列中常常存在时域误差,这将影响脉冲激光的相干合成效果. 建立了脉冲激光存在时域误差时的相干合成理论模型,并在不同波形(方波、三角波、正弦波) 的脉冲激光存在时域误差时,对相干合成光束在远场的脉冲波形、峰值功率、 光强分布和桶中功率(PIB)等特性进行了数值计算和对比分析.计算结果表明: 方波脉冲激光相干合成光束的脉冲波形受时域误差影响严重,光强分布和PIB随着时域误差 的增大发生线性变化;三角波脉冲激光相干合成光束的脉冲波形和峰值功率受时域误差 影响严重,光强分布和PIB在时域误差较大时随着时域误差的增大发生较为剧烈的变化; 正弦波脉冲激光相干合成光束具有较好的输出特性,在两路正弦波脉冲激光相干合成中, 将两脉冲之间的时延控制在脉冲持续时间的10%以内,就能取得良好的合成效果.     

高功率光纤激光的时间部分相干性对相干合成的影响

 将多个光纤激光器的输出光束进行相干合成是获得高功率、高光束质量激光的有效途径。利用准部分相干光(PPCB)模型，计算了高功率光纤激光器阵列发出的部分相干光在远场的能量分布，分析了激光的时间部分相干性对相干合成的影响。计算结果表明，随着单根激光器输出光束线宽的增大，远场光斑的图样基本保持不变，但峰值功率和Strehl比随之减小。对于采用的算例，要保证远场光斑的Strehl比大于0.8，单根光纤激光器的线宽不能超过5 nm。     

Status of single-model optical fiber standardization in the electronic industries association (EIA)

This paper introduces and analyzes revolutionary laser system architecture capable of dramatically reducing the complexity of laser systems while simultaneously increasing capability. The architecture includes three major subsystems. The first is a phased array of laser sources. In this article, we discuss diode-pumped fiber lasers as the elements of the phased array, although other waveguide lasers can also be considered. The second provides wavefront control and electronics beam steering, as described in an IEEE Proceedings article on “Optical Phased Array Technology” [1]. The third is subaperture receiver technology. Combining these three technologies into a new laser systems architecture results in a system that has graceful degradation, can steer to as wide an angle as individual optical phased array subapertures, and can be scaled to high power and large apertures through phasing of a number of subapertures. Diode-pumped fiber lasers are appealing as laser sources because they are electrically pumped, efficient, relatively simple, and scalable to significant power levels (over 100 Watts has been demonstrated from a single diode-pumped fiber laser) [2]. The fiber laser design also lends itself to integration into a phased array. Fiber lasers have been phased. Initial phasing demonstrations have been at low power and were conducted by taking a single source, dividing it into multiple fibers, then phasing them together. To develop this technology further we need to use independent fiber lasers or fiber amplifiers, seeded by a common source, and to increase laser power. As we increase laser power, we will have to learn to cope with nonlinearities in the laser amplifiers. Optical Phased Array technology has demonstrated steering over a 90-degree field of regard [4], although this approach used additional optical components. If we use straightforward optical phased array beam steering without additional optics we can steer with high efficiency to about one-third λ/d, where d is the smallest individually addressable element. The one-third factor depends on the efficiency threshold. For example, if we use 1.5 μm light, and 5 μm center-to-center spacing, we can steer with high efficiency to about ±6 degrees, or a field of regard of 12 degrees. Last, we need to develop a subaperture receive technology. This can be a pupil plane receiver, an image plane receiver, or some combination of the approaches. When we have matured each individual technology and combined them into new laser systems architectures, we will have the ability to build simpler and more capable laser systems. The vision for an integrated, phased array laser concept is to enable a new class of laser systems with significant advantages, including high-efficiency, all-electric laser source; all waveguide beam transport; wavefront control at the sub-aperture level (enabling wavefront compensation, conformal apertures, and wide-angle electronic beam steering); random access beam pointing over wide angles; multiple simultaneous beam generation and control; and graceful degradation.     

国产纺锤形渐变掺镱光纤实现6 kW宽谱激光输出

高功率高光束质量光纤激光器在工业加工等领域有着广泛的应用,然而光纤中的非线性效应和模式不稳定效应限制着高光束质量光纤激光器的功率提升,采用新型结构大模场增益光纤在同时抑制非线性效应和模式不稳定效应方面具有较大潜力。报道了基于单位自研的纺锤形渐变掺镱光纤激光成功实现6 kW功率、高光束质量激光输出。激光器采用主振荡功率放大结构,放大级采用双向981 nm泵浦纺锤形渐变掺镱光纤,在总泵浦功率为7.68 kW时,输出功率达到6.02 kW,光束质量M2因子约为1.9。通过进一步优化纺锤形掺镱光纤制作工艺及结构参数,有望实现更高功率、近单模光束质量的光纤激光输出。     

1 MV紧凑型重频Marx发生器绝缘设计和数值分析

通过分析六氟化硫气体在静态高电压和脉冲高电压作用下的绝缘特性对Marx模块式开关结构和外筒尺寸进行了优化设计,着重优化设计了Marx发生器中的两个关键绝缘部位——开关腔体结构和外金属筒与顶部电容绝缘距离,并通过数值模拟计算,分析了该区域的局部3维电场强度分布。结果表明:最大场强均小于六氟化硫的沿面闪络和电击穿场强阈值。对模块式开关腔和外筒尺寸进行优化得到的绝缘结构满足0.3 MPa下六氟化硫的绝缘要求。     

大功率半导体激光器发展及相关技术概述

激光被称为"最快的刀"、"最准的尺"、"最亮的光",与原子能、计算机、半导体并称为20世纪新四大发明。大功率半导体激光器在工业加工、医疗美容、光纤通信、无人驾驶、智能机器人等方面有着广泛的应用。如何实现大功率半导体激光光源,一直以来都是国际的研究前沿和学科热点。为此,简述了大功率半导体激光器的发展历史,综述了大功率半导体激光器的共用技术,包括大功率芯片技术和大功率合束技术,并对大功率半导体激光的发展方向进行了展望。     

Spatiotemporal mode-locked multimode fiber laser with dissipative four-wave mixing effect

The high degree of freedom and novel nonlinear phenomena of multimode fiber are attracting attention. In this work, we demonstrate a spatiotemporal mode-locked multimode fiber laser, which relies on microfiber knot resonance (MKR) via dissipative four-wave-mixing (DFMW) to achieve high-repetition-rate pulses. Apart from that, DFMW mode locking with switchable central wavelengths can also be obtained. It was further found that high pulse energy induced nonlinear effect of the dominant mode-locking mechanism transforming from DFMW to nonlinear Kerr beam cleaning effect (NL-KBC). The experimental results are valuable for further comprehending the dynamic characteristics of spatiotemporal mode-locked multimode fiber lasers, facilitating them much more accessible for applications.     

大功率半导体激光合束进展

经过近30年的发展,半导体激光器已由信息器件逐步发展成为能量器件,特别是大功率高光束质量半导体激光器,已从泵浦光源过渡成为直接作用光源,并部分应用在加工及国防领域。本文介绍了大功率半导体激光单元发展现状,分析讨论了各种激光合束技术及相应的合束光源,介绍了长春光机所在激光合束方面所做的部分工作,提出了我国半导体激光产业建设及发展的几点建议,并对半导体激光技术的发展新动向进行了展望。随着单元亮度的提升和合束技术的成熟,大功率半导体激光源作为间接光源和直接作用光源将在国防和工业领域大放异彩。     

808nm大功率半导体激光迭阵偏振耦合技术

随着半导体激光器在工业、军事、核能等领域的应用越来越多,单个迭阵输出的光功率密度已经不能满足实际的需求,这就需要将多个半导体激光迭阵的光束耦合成为一个共同的光束,以提高输出功率和亮度.所以采用怎样的光束耦合技术能实现高亮度、高质量的激光输出就成了一个关键性的问题.对于该技术的研究,国内还没有实验方面的报道.主要介绍了大功率半导体激光器偏振耦合原理、实验的技术路线,以及对808nm半导体激光迭阵进行耦合实验的结果及分析.对2个bar、功率为40W/bar的808nm连续半导体激光迭阵,实现偏振耦合的总效率超过90%,聚焦得直径为3mm光斑,输出功率达到134W,总体效率超过84%.对7个bar、峰值功率100W/ba、r占空比20%的808nm准连续半导体激光迭阵进行了偏振耦合,其效率达到67%,得到4.5mm×4.5mm的光斑.     

High power fiber lasers

In this review article, the development of the double cladding optical fiber for high power fiber lasers is reviewed. The main technology for high power fiber lasers, including laser diode beam shaping, fiber laser pumping techniques, and amplification systems, are discussed in detail. 1050 W CW output and 133 W pulsed output are obtained in Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, China. Finally, the applications of fiber lasers in industry are also reviewed.