4.9 W掺Yb3+双包层光纤激光器及其输出特性研究

报道了输出波长为1110nm、最大输出功率4．9W、光束质量接近衍射极限的连续波掺Yb^3 双包层光纤激光器。实验采用矩形内包层的石英掺Yb^3 双包层光纤，抽运源为中心波长在910nm附近的半导体激光器，当抽运光功率为12W时，获得了4．9W的激光输出，斜率效率为43．6％。     

利用光纤光栅的高功率掺镱光纤激光器

报道了利用一对光纤光栅作为双包层Yb^3 掺杂光纤激光器的谐振腔，激光二极管光纤模块(LD)进行了抽运，并采用锥形光纤实现了全光纤化结构，获得了高功率双包层光纤激光器。光纤光栅通常是用融接技术实现与双包层光纤的一体化连接的，采用的双包层光纤为内包层为梅花瓣形结构的掺Yb^3 离子的石英光纤，采用的抽运源为中心波长为970nm的半导体激光光纤输出模块，在抽运源电流达到2．4A时，获得了10．8W的光纤激光器单横模输出，输出波长1100．5nm，峰值半峰全宽(FWHM)为0．54nm，激光器斜效率为59％。     

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。     

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%。     

光纤光栅选频掺Yb3+双包层光纤激光器

利用相位掩模法 ,在D形内包层掺Yb3 双包层光纤一端直接写制出Bragg光栅 ,用作双包层光纤激光器的输出腔镜 .试验得到了线宽为 0 196nm ,波长为 10 5 8 2nm ,最高输出功率为 5 70mW的稳定激光输出 ,解决了激光器中模式竞争造成的输出不稳定现象 .从速率方程出发 ,对激光器的输出功率与抽运功率、光栅反射率的关系以及最佳光纤长度进行了理论分析 ,结果与实验符合很好     

矩形内包层掺Yb3+石英光纤的研制及其抽运性能

利用改进的化学汽相沉积工艺加溶液掺杂法,配合光学加工技术,自行设计并研制出内包层为矩形等新颖结构的掺Yb^3 双层石英光纤,实现了上述光纤的包层抽运激光器的成功运转,矩形光纤在1075．6nm波长处获得84mW的最大激光输出功率,斜率效率达77％。     

光纤光栅选频掺Yb3+双包层光纤激光器

利用相位掩模法，在D形内包层掺Yb3+双包层光纤一端直接写制出Bragg光栅，用作双包层光纤激光器的输出腔镜.试验得到了线宽为0.196nm，波长为1058.2nm，最高输出功率为570mW的稳定激光输出，解决了激光器中模式竞争造成的输出不稳定现象.从速率方程出发，对激光器的输出功率与抽运功率、光栅反射率的关系以及最佳光纤长度进行了理论分析，结果与实验符合很好. 关键词： 双包层光纤光栅 掺Yb3＋双包层光纤激光器 相位掩模 速率方程     

高效率1018nm全光纤激光器实验研究

采用内包层直径为125μm的双包层掺镱光纤,搭建了谐振腔结构全光纤激光器系统,获得了1018 nm的高功率激光输出。通过优化光纤长度和控制抽运源波长,单模激光输出功率为254 W,光光转换效率达到81%,光谱中无自发辐射光和剩余抽运光,信噪比大于35 d B。由于抽运半导体激光器的输出波长随着输出功率变化,光纤激光器的转换效率也将改变,为了提高转换效率,抽运半导体激光器的输出波长需要精确控制;光纤激光器长期稳定性测试结果表明,4 h连续工作的不稳定度小于0.5%。本光纤激光器系统是同带抽运高功率光纤激光器的理想抽运源。     

同带抽运高效率光纤放大器

以光纤光栅为谐振腔搭建了波长为1020 nm的光纤激光器,并通过两级级联放大获得了590 mW的最大输出功率. 利用获得的波长为1020 nm的激光进行了波长为1064 nm种子光同带抽运放大,实验研究了不同增益光纤长度时放大器的输出功率和转换效率. 当增益光纤长度为8.5 m时,放大器最大输出功率为385 mW,斜率效率为81%. 进行了波长为976 nm的半导体激光器直接抽运波长为1064 nm种子光的实验. 在增益光纤长度最优时,其斜率效率为56.4%. 实验结果表明,同带抽运方式比传统抽运方式具有更高的转换效率. 研究结果可为波长为1020 nm的激光高功率放大和波长为1064 nm的光纤激光高功率同带抽运放大提供一定的参考. 关键词： 同带抽运 光纤放大器 斜率效率     

高斜率效率L波段宽带可调谐光纤环形腔激光器

利用环形腔结构在L波段获得了43nm(1567.1nm-1610.1nm）范围的宽带连续可调谐激光输出。由于同时采用了高浓度掺铒光纤和1480nm激光二极管（LD）抽运源，极大地降低了激光器的抽运阈值，提高了斜率效率和输出功率。在整个可调范围内，激光器的输出功率达10．9dBm-12.1dBm(95mW抽运），信噪比高于60dB，在1585nm的斜率效率为0．201。     

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%。     

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。     

后腔镜对掺Yb3+双包层光纤激光器性能影响的研究

采用自行研制的内包层为矩形的掺Yb^3 双包层石英光纤，以透射率不同的一组二向色镜为后腔镜构成了双包层光纤激光器。实验证明：后腔镜具有较高透射率为佳；后腔镜可以实现对激光波长的控制；激光斜率效率与后腔镜透射率之间的关系符合指数变化规律，在本实验的条件下，斜率效率的最大值约60％。     

国产掺铥双包层光纤光谱特性研究

对内包层截面为六边形的国产掺Tm3+双包层光纤的光谱特性进行了较全面的实验研究。在1064nm激光泵浦下,观察到掺铥光纤发出明亮的蓝光,对其上转换谱进行了测量,并分析了产生的机理。在785nmLD泵浦下,测量了光纤的荧光谱。选用3种不同透过率的输出镜,对长度分别为4.5m和2.2m的掺Tm3+光纤实现了2μm波段的激光输出;利用红外光谱仪测得了激光波长。实验获得最大输出功率达到5.1W,斜率效率41.9%,并对实验结果做了分析。     

光纤光栅选频环形腔掺Yb3+光纤激光器

采用自行研制的掺Yb^3 单模光纤和新颖的全光纤连接方案,实现了1060nm窄线宽、环形腔光纤激光器的成功运转。从理论和实验上探讨了耦合器输出比对激光器输出性能的影响,对不同光纤长度所构成的激光器进行了实验研究,发现在现有实验条件下12m为最佳长度。入纤抽运阈值功率约为30．2mW,当入纤功率达最大值42．8mW时,得到最大激光输出7．5mW,半峰全宽≤0．2nm,相对于入纤抽运功率的斜率效率为61．7％。     

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。     

国产光纤实现直接抽运全光纤化3000 W级激光输出

基于国产光纤构建了直接抽运全光纤化主控振荡器功率放大器结构光纤激光器, 放大级分别采用武汉烽火锐光科技有限公司和中国电子科技集团公司第四十六研究所提供的国产20/400 μm掺镱双包层光纤作为增益光纤, 通过全国产化放大级实现了3050和3092 W的1080 nm激光输出. 放大级提取效率分别为67.3%和68.2%, 光-光效率分别为63.0%和63.9%. 据可查询资料, 这是公开报道的直接抽运全光纤激光输出的最高水平, 同时由于采用了国产光纤作为放大级增益光纤, 表明国产光纤具备了3 kW级光纤激光器输出能力. 通过国产光纤横截端面以及光纤熔接显微镜图像实验分析知, 光纤制造工艺的不足是导致国产光纤激光器效率低的主要原因. 继续改进光纤工艺, 提升抽运功率, 优化光纤长度, 有望实现更高功率的全国产化光纤激光器输出.     

基于下陷内包层设计的大芯径掺氟光纤表征及性能

采用体式显微镜、扫描电子显微镜、拉曼光谱表征了不同氟浓度、波导结构条件下光纤预制棒锥区及光纤的表面形貌与微观结构,用光纤综合参数分析仪、自制输出激光刀头分析了大芯径掺氟包层光纤的损耗、激光传输效率.结果表明:随着氟含量的升高,氟挥发现象愈加明显,传统大芯径掺氟包层光纤表面产生的裂纹、凹坑等缺陷增多,光纤损耗略有增加,激光传输效率下降;采用下陷掺氟内包层设计有效抑制了大芯径掺氟包层光纤制备过程中的氟挥发、析晶现象,1 200nm波段光纤损耗为3.99dB/km,平形和球形光纤2μm波段的激光传输效率分别达到88.9%和88.4%,性能明显高于传统结构光纤.     

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。     

碳纳米管锁模双包层光纤激光器的实验研究

本文采用双包层掺镱光纤作为增益介质,用单壁碳纳米管作为饱和吸收体,获得最高输出功率为336 mW的锁模脉冲激光.用飞秒激光诱导水击穿法直接在单模光纤上制备出D形区,通过在D形光纤上滴涂单壁碳纳米管溶液,成功制备出碳纳米管饱和吸收体,并对其饱和吸收特性进行测试,发现其调制深度为27％.利用该饱和吸收体作为锁模器件,制备出具有环形腔结构的锁模光纤激光器.当抽运功率为4W时,获得了脉宽为93.8 fs,中心波长为1083.8 nm,3 dB谱宽为8.6 nm,重复频率为5.59 MHz,平均功率为336 mW的飞秒脉冲激光输出.