光纤激光器用光纤研究现状及展望

对于光纤激光器,其光输出光束性能的好坏与反馈回路中的光纤的质量有直接关系。就光纤激光器用光纤做出阐述,综述了光纤的基础知识,介绍了稀土掺杂光纤、光纤激光器与放大器平台,最后对新兴的光纤技术以及未来发展趋势做出展望和结论。     

光纤激光器

分别论述稀土掺杂光纤激光器、单晶光纤激光器、塑料光纤激光器、非线性光纤激光器，并展望了光纤激光器的未来。     

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％。     

ps级脉冲光纤放大器和压缩器

对掺镱双包层脉冲光纤放大器进行实验研究。当用入纤功率为1.9 W的半导体激光器激光泵浦0.5 m长的双包层掺镱光纤时,把平均功率为7 mW、重复频率25.4 MHz的激光放大到505 mW,相应的单脉冲能量为19.8 nJ,经过光栅对压缩后,得到2.7 ps的脉冲激光。     

ps级脉冲光纤放大器和压缩器

 对掺镱双包层脉冲光纤放大器进行实验研究。当用入纤功率为1.9 W的半导体激光器激光泵浦0.5 m长的双包层掺镱光纤时,把平均功率为7 mW、重复频率25.4 MHz的激光放大到505 mW,相应的单脉冲能量为19.8 nJ,经过光栅对压缩后,得到2.7 ps的脉冲激光。     

光纤放大器为光通信创造了新的可能性

第一个光纤放大器是在1963年出现的.光纤放大器具有低插入损耗、低噪声、高饱和功率和比较容易装配等优点,因此它们应用得越来越广泛.光纤放大器技术不断地有新发展,到80年代中期这种技术变得十分流行了. 掺铒光纤放大器已成为 1.5 μm光纤通信系统中的基本部件,这种放大器似乎适合于很高的数据传送速率.美国新泽西州 Red Bank贝尔通信研究所的H.Izadpanah等人做了掺铒光纤放大器和半导体激光放大器的对比实验.他们产生速率为100Gb/s的试验光信号,使它们通过这两种放大器.光纤放大器在25.5Gb/s和100Gb/s的数据传送速率下显示几乎无畸变的…     

半导体激光泵浦的掺铒光纤放大器新进展

本文作者曾于1991年4月采用国产元器件建立了国内第一台半导体激光泵浦的掺铒光纤放大器,当时增益为5.6dB.经过进一步的技术改进措施,依然是采用全部国产元器件,其增益已高达17.4dB.于1992年10月30日在上海市科委主持下,通过了以学部委员张煦教授为主任的鉴定委员会鉴定,得到好评     

光纤放大器的半经典分析

本文采用半经典理论分析稀土掺杂光纤中光与介质的相互作用机理,讨论了增益、饱和、光纤归一化频率、泵功率、信号功率及掺杂粒子数浓度等各参数之间的关系.计算与实验结果相符,可用这个理论设计所需特性的光纤放大器或对光纤放大器作进一步的改进.     

530 W全光纤结构连续掺铥光纤激光器

采用改进的化学气相沉积工艺结合溶液掺杂法制备了掺Tm³⁺石英光纤预制棒,并拉制成纤芯/包层尺寸约为25/400μm的双包层掺Tm³⁺光纤,通过电子探针显微分析测得其中Tm₂O₃和Al₂O₃的浓度分别为2.6 wt%和1.01 wt%,在793 nm处测得的包层吸收为3 dB/m.基于上述大模场掺Tm³⁺光纤,搭建了一个高功率全光纤主振荡功率放大结构的掺Tm³⁺光纤激光器,窄线宽掺Tm³⁺种子源经过一级放大后,最高输出功率达到530 W,对应的斜率效率为50%,输出激光的中心波长为1980.89 nm.实验中没有观察到明显的放大自发辐射和非线性效应,输出功率仅受限于抽运功率.该结果为目前国内2μm波段全光纤结构激光器实现的最高输出功率,验证了国产掺Tm³⁺石英光纤在高功率系统中的可靠性.     

光纤放大器

阐述了光纤放大器的工作原理、组成和泵浦方式，讨论了光纤放大器的主要性能指标及应用前景。     

采用接口结构的掺钕单模光纤激光器

稀士元素掺杂单模光纤激光器是一种新颖的有源光纤器件.因其可与常规单模光纤、无源光纤器件(如耦合器、偏振器、滤波器和调制器等)等直接连接,使光源与光纤系统间的耦合损耗减至最小,又可实现全光纤网络.另外,它还可以满足某些光纤传感器在光源性能方面的特殊要求.因此,近年来国内外对这一有源光纤器件的研究工作方兴未艾.本文报道掺钕单模光纤的基础性研究.实验 实验中采用国产掺钕单膜光纤,钦的掺杂浓度为4OOppm,芯径为5.0μm,光纤长度     

Er^3＋／Yb^3＋掺杂全光纤环形激光器

本文报道利用Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂单模光纤首次研制成功的环形谐振腔结构的可调谐(调谐范围宽于70nm)全光纤激光器的设计原理及其实验结果.     

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。     

LD直接泵浦全光纤激光器输出功率突破20 kW

高功率光纤激光器具有高效率、小体积、低成本、抗回光能力强等突出优点,在工业加工等应用领域中具有明显的竞争优势。近期,国防科技大学基于光纤耦合半导体激光器(LD)直接泵浦的主振荡功率放大器(MOPA)实现了单纤20.27 kW的功率输出。放大器采用纯后向泵浦方案,中心波长1080 nm,光光效率达到84.8%,拉曼散射抑制比大于50 dB。通过优化光纤和器件的设计,可进一步提升激光器的功率和光束质量。     

掺Yb光纤激光器激射波长与阀值关系研究

依据石英中Ｙｂ＾３＋的能级和光谱特性,推导了掺Ｙｂ光纤激光器中激射波长与抽运阀值等的关系式。依据所得到的关系式,深入分析、研究了抽运功率、损耗及阀值对激光运行波长的影响。进行了相关实验,理论与实验结果符合得很好。     

光纤随机激光器及其应用研究进展

光纤随机激光器是一种新型光纤激光器,与常规光纤激光器相比,得益于其无谐振模式、更好的稳定性、更高的可靠性、更简单的结构等优势,近年来在高功率/高效率、宽谱发射、低相干性等多类型新光源探索方面得到了长足的发展,产生了系列研究成果.作为国内最早开展全光纤随机激光器研究的团队负责人,本文作者首先系统回顾了光纤随机激光器的发展历程,然后重点介绍了近年来光纤随机激光器取得的重要研究进展和在光纤传感、光通信等领域的应用进展,最后对其未来发展提出了展望.     

全光纤色散腔掺铒光纤激光器

报道用９７１ｎｍ半导体激光器泵浦的掺铒光纤激光器的一些实验研究结果。演示了由光纤环反射器和光纤光栅构成的全光纤色散掺铒光纤激光器，在１．５５μｍ波段获得了线宽小于０．０５ｎｍ的激光输出。     

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。     

短腔Er/Yb光纤光栅激光器

报道采用光敏Ｅｒ／Ｙｂ 光纤制作短腔Ｅｒ／Ｙｂ 光纤光栅激光器的实验结果。激光谐振腔由一对直接写在３０ ｍ ｍ 长的Ｅｒ／Ｙｂ 光纤上、长度分别为６ ｍ ｍ 及１０ ｍ ｍ 、反射率分别为９０％ 及９８．６％ 、３ ｄＢ带宽分别为０．２８ ｎｍ 及０．２６ ｎｍ 的光纤布拉格光栅组成, 激光器的泵浦阈值为８ｍ Ｗ, 斜效率约１４％ , 输出光的信噪比为６１ ｄＢ, 偏振模抑制比为３０ ｄＢ。     

全光纤声光调Q铒镱共掺双包层光纤激光器

对LD抽运全光纤声光调Q铒镱共掺杂双包层光纤激光器进行了实验研究.采用两个半导体激光器作为抽运源,利用带尾纤声光调制器作为Q开关,以铒镱共掺杂双包层光纤作为增益介质,以光纤布拉格光栅作为反馈器件,在线形腔结构中,获得了波长1 549.47 nm,谱线半峰全宽0.499 nm的稳定激光脉冲序列.脉冲重复频率1~15 kHz可调,在重复频率1 kHz时,得到最大单脉冲能量209 μJ,平均输出功率209 mW,脉冲宽度约100 ns,脉冲峰值功率2 kW.在不同重复频率下,测量了单脉冲能量和平均功率随入纤功率的变化.