双包层光纤梯形微棱镜侧面耦合技术

提出了一种新型的双包层光纤激光器侧面耦合技术--梯形微棱镜侧面耦合技术,能高效且方便地将激光二极管,特别是高功率激光二极管阵列抽运光耦合进双包层光纤中.该技术采用一个与双包层光纤内包层折射宰相同的材料加工而成的具有特殊角度的梯形棱柱,其中一个表面镀以特定角度的高反射率光学薄膜,通过梯形微棱镜该镀膜表面的反射,将抽运光耦合到内包层中.详细阐述了微棱镜反射式耦合技术的基本原理和具体使用方法,理论计算所得耦合效率超过90%.通过计算对激光二极管抽运源的线宽、发散角以及梯形微棱镜的具体参数进行了分析,并对该技术的适用范围,包括激光二极管、尾纤输出的激光二极管、激光二极管阵列、各种形状内包层结构等做了进一步讨论.     

双包层光纤侧面耦合器

研究了一种侧面抽运双包层光纤的方法,从被剥除了外包层、端面为350μm×400μm的D型双包层光纤内包层上切下长度为3mm的一段柱体,并胶合在相同的双包层光纤内包层的侧面上,构成了柱体-光纤侧面耦合器。半导体激光器的抽运光从该柱体的一端入射并通过它耦合进入双包层光纤的内包层,实验测得耦合器最大耦合效率为85%。该方法适用于输出功率为数瓦的光纤激光器和放大器的侧面抽运。     

双包层光纤抽运光的微型棱镜侧面耦合法的耦合效率分析

微型棱镜侧面耦合方法是目前双包层光纤抽运光耦合的新方向之一,提出一种新型的棱镜耦合方法,并从理论上计算了该方案的耦合效率。采用几何光学方法分析了影响耦合效率的最主要因素——抽运光束相对于微型棱镜入射端面倾斜角度对耦合效率的影响情况;通过数值计算,证实这种棱镜耦合技术的耦合效率理论上可达到90％。是一种具有优化结构的棱镜侧面耦合法。     

双包层光纤的侧面泵浦耦合技术

泵浦耦合技术是获得高功率光纤激光器的关键技术之一。双包层光纤侧面泵浦耦合技术通过双包层光纤侧面将泵浦光耦合入内包层,相对于光纤端面泵浦耦合技术有很多优点。针对于双包层光纤激光器的特点,已经发展了多种光纤侧面泵浦耦合技术。概述了目前已经在实验中采用的光纤侧面泵浦耦合技术,并就各自的特点进行了比较。     

高功率双包层光纤激光器侧面耦合技术的研究进展

双包层光纤侧面耦合技术将泵浦光从光纤侧面耦合进入内包层,与端面耦合技术相比,更有利于高功率光纤激光器的实现.介绍了角度磨抛、微棱镜、V形槽、内嵌反射镜、衍射光栅多种侧面泵浦耦合技术的结构、原理以及系统性能参数,并分析了各种技术方案中需要解决的问题.     

双包层光纤与抽运光的耦合方式研究

抽运耦合方式是决定光纤激光器／放大器性能的一个重要因素。文中对国内外现有的几种常用的抽运方式和嵌入反射镜侧面抽运耦合方式进行了综述。     

半导体激光器侧面泵浦双包层光纤技术

泵浦耦合技术是研究高功率光纤激光器和光纤放大器的关键技术,而侧面泵浦耦合技术又是通过泵浦耦合技术获取高功率光纤激光器的未来发展趋势。它是通过双包层光纤的侧面将泵浦光耦合进内包层,对纤芯进行泵浦。目前已经提出并且实现了多种侧面泵浦耦合技术。详细叙述了各种耦合方案的工作原理,并对其耦合效率,输出功率,工艺难易进行了分析和对比,最后根据制作工艺和耦合原理将其进行了分类。     

一种新的阵列半导体激光器侧面耦合双包层光纤的方法研究

V型槽侧面耦合是目前双包层光纤泵浦光耦合的方法之一.本文提出了一种新的制作V型槽进行侧面泵浦的工艺方法,即在光纤预制棒上进行刻槽,然后对侧面已刻出一长条V型槽的顶制棒进行拉丝.针对这种新的侧面泵浦方法的耦合效率进行了理论的分析和计算.通过对交迭场的积分求出这种新的侧面泵浦方法的耦合效率,并对激光二极管阵列距离V型槽的位置以及V型槽所开的角度进行了优化.为随后的实验提供了理论依据.     

双包层光纤激光器的抽运技术研究新进展

抽运方法是影响双包层光纤激光器输出功率的关键因素。综述了国内外现有双包层光纤激光器所用的几种抽运方式．特别是对各种侧面抽运技术作了详细的介绍。选择合适抽运方式对提高双包层光纤激光器的性能具有重要的意义。     

双包层光纤激光器的熔接型侧面耦合器

为了解决采用折射率匹配介质的光纤角度磨抛侧面耦合器中由于折射率匹配介质不能承受高功率密度的抽运光而分解,导致高功率抽运下侧面耦合器失效的问题,提出了采用CO2激光器制作熔接型侧面耦合器的新方法,并进行了实验验证,介绍了其实验装置和制作过程.由于熔接型侧面耦合器无需折射率匹配介质,因此能够承受很高的抽运光功率密度.在将该熔接型侧面耦合器用于高功率半导体激光器耦合实验中,获得的耦合功率达到7.2W,耦合效率优于70.5%.研究结果表明,所研制的熔接型侧面耦合器在侧面抽运的高功率双包层光纤激光器中具有很好的实用前景.     

双包层掺镱光纤的制备研究

根据高功率光纤激光器的性能要求,制备了内包层为D形的掺镱光纤,在波长为975nm、泵浦功率为98W的条件下,当光纤长度为22m时实现了62W的激光功率输出,其斜率效率达到66％．     

双包层掺铒光纤激光器的数值模拟与实验

对双包层掺铒光纤激光器进行理论上的数值模拟和实验研究.根据数值模拟计算,选择2.5m双包层掺铒光纤,利用包层抽运技术,采用大功率半导体激光器作为抽运源,在入纤抽运功率为4.5W时,获得功率670mW的1.56μm激光输出.     

端面泵浦掺镱双包层光纤激光器功率输出特性研究

基于端面泵浦掺镱双包层光纤激光器的速率方程,应用MATLAB语言编程,分别数值模拟了功率为60瓦前端泵浦、后端泵浦和双端都为30瓦泵浦时掺镱双包层光纤激光器对应的功率输出特性和粒子数密度值特性,增大不同端面输入功率观察输出功率特性,研究得到后端泵浦上能级粒子数分布平坦,输出功率较大,为50.4705瓦。并且增大输入功率时得到双端泵浦输出功率较大。研究结论为提高掺镱双包层光纤激光器功率输出提供理论和实验参考。     

大模场双包层光纤熔接的功率对准技术研究

为了提高高功率光纤激光器中大模场双包层光纤的熔接质量,采用NUFERN 20/400μm双包层光纤搭建了光功率对准系统,对大模场双包层光纤中存在包层光以及纤芯中只有基模和存在高阶模时光纤径向偏移与耦合效率的关系进行了理论分析和实验验证。结果表明,大模场双包层光纤中包层光和纤芯中高阶模的存在使耦合效率对径向偏移变化的敏感度降低,滤除包层光和高阶模后耦合效率随光纤径向偏移量呈高斯型变化; 使用光功率对准系统搭建千瓦级双端抽运激光系统,最大输出功率约1170W,光光转换效率约73%,光束质量约1.22,实现了千瓦级准单模输出。光功率对准技术能够实现待熔光纤的精确对准,对高功率光纤激光器输出性能的提升有重要意义。     

高功率多模铒镱共掺双包层光纤激光器的研究

为了获得尽可能高的输出功率以满足应用需求,分别以实验和数值分析的方法对铒镱共掺双包层光纤激光器的性能进行了进一步研究.实验上,采用加拿大国家光学研究所生产的EY805型铒镱共掺双包层多模光纤作为增益介质,描述了输出功率随入纤抽运功率以及光纤长度的变化,在光纤长度为1.8m的情况下,获得了3.5W的最大输出功率,光-光转换效率达31.8%.基于速率和传输方程,对该铒镱共掺双包层光纤激光器进行了数值模拟,在相同光纤长度下,计算的最大输出功率约.W,光-光转换效率0%,比实验结果要高.讨论了进一步对该光纤激光器性能进行优化的措施.该结果对于促进铒镱共掺双包层光纤激光器的实用化及其性能改进具有重要意义.     

光纤参数对双包层Er3+/Yb3+共掺光纤激光器的影响

为了研究掺杂浓度、包层尺寸对双包层Er3+/Yb3+共掺光纤激光器的影响,根据双包层Er3+/Yb3+共掺光纤激光器产生激光的机理,基于速率方程,采用改变Er3+,Yb3+掺杂浓度、内包层尺寸等光纤参数的方法,得到了双包层Er3+/Yb3+共掺光纤激光器随光纤参数变化的特征结果。结果表明,在Er3+掺杂浓度不变的情况下,增大Yb3+的掺杂浓度,可有效地提高激光器的输出功率;在Yb3+掺杂浓度保持不变的情况下,增大Er3+掺杂浓度,也可提高激光器的输出功率,但提高的幅度不明显;减小内包层尺寸,激光器的最佳光纤长度随之减小。     

微结构掺镱双包层光纤的研究

近年来掺健光纤激光器的研究有了较大发展,出现了用于高功率光纤激光器的双包层掺镱光纤(DCYDF)。双包层掺镱光纤的纤芯作为单模波导用于传输信号光。．内包层设计为多模波导用于传输泵浦光。由于微结构光纤具有可控的周期性折射率并且其模场面积可通过结构参数的调整而加以控制．因此这类光纤在光纤激光器和放大器中有着广泛的应用前景。文章作者根据高功率光纤激光器的性能要求．设计和制备了内包层为D形和六边形的微结构掺镱双包层光纤。     

Design and Optimization of a novel structure for efficient side-coupling of high power double-cladding fiber lasers

A novel structure for efficient side-coupling of high power double-cladding fiber lasers is presented. The maximum cou- pling efficiency of this structure is more than 90% for TM-polarization in the 1 and -1 order but is only 40% for TE- polarization. Thus, a multi-layer stair-structure is introduced and optimized by combining transmission algorithm and genetic algorithm to obtain higher coupling efficiencyηfor TE-polarization and the maximum coupling efficiency almost reaches to 70%.