高重复频率短脉冲全光纤激光系统

采用时分复用技术在输出80MHz重复频率光纤锁模激光器的基础上,实现了重复频率倍增,获得了160MHz的高重复频率输出。理论和实验研究了高重复频率短脉冲在大模面积掺Yb3+光纤中的放大特性,实验上获得了输出平均功率105W,脉冲宽度12.4ps,重复频率160MHz的高重复频率短脉冲光纤激光系统。     

单模光纤激光极限功率的数值研究

对光纤激光极限功率的探索和其受限因素的分析, 有利于为大功率光纤激光器的发展提供理论依据和实验指导. 本文考虑热效应、光效应、非线性效应和抽运亮度等因素对光纤激光极限功率的影响, 分析了掺镱和掺铥光纤的极限功率和受限因素. 在此基础上, 结合激光在光纤中单模传输的条件, 计算了单模掺镱和掺铥光纤激光的极限功率. 计算结果表明, 在现有技术条件下, 使用常规的976 nm和793 nm激光二极管抽运, 单模掺镱和掺铥光纤激光的极限功率分别为4.2 kW和7.8 kW, 其中单模掺铥光纤激光的功率水平还远低于它的极限功率的原因是受抽运亮度的限制. 最后分析指出减小纤芯的数值孔径和改进少模光束的光束质量是提升单模光纤激光极限功率的重要途径.     

自由耦合输出的大模场面积光子晶体光纤锁模激光器

对一种基于高增益掺Yb³⁺大模场面积光子晶体光纤（PCF）的锁模激光器进行了简化线型腔结构的实验和理论研究.实验中直接使用塌陷打磨为0°角的光纤端面作为一端腔镜,利用其端面反馈获得了激光振荡,并进一步利用半导体可饱和吸收镜（SESAM）和光栅对的滤波作用实现了稳定的锁模运转.通过调节滤波程度,使激光器实现了从宽带滤波锁模到窄带滤波锁模的连续可调谐.在宽带滤波锁模的条件下,得到了最大平均输出功率2.2 W,单脉冲能量29.3 nJ,脉冲宽度367 fs的锁模脉冲输出;在窄带滤波锁模的条 关键词： 飞秒激光 光纤激光器 光子晶体光纤 大模场面积光纤     

Thermally tunable microfiber knot resonator based erbium-doped fiber laser

A compact and tunable erbium-doped fiber laser is demonstrated using a highly doped fiber and a microfiber knot resonator (MKR) structure which is laid on the surface of a small peltier. The MKR functions as both a reflector and a tunable filter where tunability is achieved by varying the temperature of the resonator by heating the peltier. A stable laser output is achieved at the 1533 nm region with an optical signal to noise ratio (OSNR) of 27 dB using a 65 mW of 980 nm pump power. The operating wavelength of the laser can be tuned from 1532.60 nm to 1533.49 nm as the temperature is increased from the room temperature of 24 to 90 °C. It is observed that the operating wavelength shifts to a longer wavelength as the temperature increases with an efficiency of 12.4 pm/°C. This is due to the thermally induced optical phase shift attributable to the changes in effective refractive index and optical path length of the MKR loop.     

小半径弯曲条件下传能光纤传输效率研究

利用光线理论分析弯曲光纤模型中的包层光线传输特性,结合半导体激光模块传能尾纤弯曲实验表明,由于光纤弯曲有效数值孔径减小而进入包层的光线并未完全被耗散,当光纤弯曲部分长度较短时,部分未耗散掉的包层光在进入直光纤部分后仍可重新回到纤芯中进而长距离传输作为有用光输出。该结论表明弯曲光纤的传输效率由弯曲半径和弯曲光纤长度共同决定,即在光纤弯曲半径远小于传统理论临界半径的情况下,合理控制传能光纤弯曲部分的长度,仍可获得较高的传输效率。     

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%。     

波长可调谐取样光纤光栅激光器的输出特性研究

建立了具有两个取样周期略有不同的取样光纤光栅反射镜的Vernier波长调谐机制的光纤分布布拉格反射式激光器的数值仿真模型,对激光器的输出特性进行了分析. 研究了激光器输出特性随着激光器前后光栅反射镜波长以及前后光栅反射镜反射率的变化关系. 提出了对两取样光栅反射率的优化配置方案,可以使输出激光的边模抑制比有所提高;同时对波长调节方式也进行了探讨;进行了实验研究. 关键词： 取样光纤光栅 光纤激光器 波长可调谐激光器     

3μm与2μm级联振荡Ho3+:ZBLAN光纤激光器的动态特性分析

基于传输速率方程，对Ho³⁺:ZBLAN光纤激光器的动态特性——上能级粒子数以 及输出激光功率的弛豫振荡特性进行了数值分析.通过忽略光纤参数对传输方向的依赖性，抽运光 和信号光的功率传输方程被分别简化处理.结果表明，在⁵I₆能级的 粒子数首先经历 一次弛豫振荡后，⁵I₆和⁵I₇能级的粒 子数交替弛豫振荡并达到稳态；同 样，在3μm波长的激光功率首先经历一次弛豫振荡后，3μm和2μm波长的激光功率交替弛豫 振荡并达到稳态，而且，弛豫振荡时的峰值功率远大于稳态时的激光功率. 关键词： 光纤激光器 动态特性 光纤激光理论 钬光纤     

一种新型可调谐环型腔掺饵光纤激光器输出特性的研究

理论分析了光纤光栅调谐量与光纤应力和拉伸系数间的关系,实验研究了环行腔掺铒光纤激光器的最佳输出耦合比、调谐波长与新型可调谐光纤光栅挤压长度的关系以及不同耦合比对激光线宽和调谐范围的影响。在最佳输出耦合比为9:1时得到3.8mW最大激光输出功率,在耦合比为7:3时最大调谐范围为7.85nm。     

窄线宽光纤激光器在1030 nm波段实现3 kW近衍射极限输出

基于大模场面积掺镱光纤搭建了全光纤1030 nm高功率窄线宽光纤激光主振荡功率放大系统,实现了3004 W的最高功率输出,斜率效率69.27%,是目前报道的输出功率最高的1030 nm波段近衍射极限光纤激光器。最高输出功率时,x,y方向的光束质量因子分别为1.169,1.174,3 dB光谱宽度为0.18 nm,放大自发辐射抑制比达到37 dB。     

高功率宽调谐范围掺Yb3+光子晶体光纤激光器

采用闪耀光栅作为色散元件,构建了前向、后向输出两种结构的可调谐掺Yb3 光子晶体光纤激光器,并对其输出特性进行了分析研究.在抽运功率5.75W时,前向输出结构实现了1050.6～1110.2 nm的连续调谐输出,光谱线宽约0.1 nm,边模抑制比大于44 dB.在调谐激光波长为1085 nm时,得到最高输出功率677 mW.结构改进的后向输出结构的可调谐输出结构在抽运功率4.43 W,调谐波长1075 nm,实现了2.21 W的功率输出,斜率效率为73%;调谐范围50.9 nm(1042.1～1093 nm),光谱线宽小于0.08 nm,边模抑制比大于50 dB.两种结构的可调谐激光器输出均为线偏振光,偏振度大于89.5%.     

基于飞秒激光的光纤切割加工工艺研究

为了得到理想的光纤切割断面,利用飞秒激光对石英光纤材料进行切割微加工实验。研究激光功率、脉冲频率、扫描速度等加工参数与光纤切割断面质量间的关系,以寻求最理想的加工参数。最后在可调倾角光纤夹具的辅助下,很好地弥补加工过程中产生的端面倾斜角,得到垂直度高达89.56°的光纤切割断面。     

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.      

Multi-wavelength generation using a bismuth-based EDF and Brillouin effect in a linear cavity configuration

The generation of a multiple wavelength source using a bismuth-based erbium-doped fiber (Bi-EDF) in a linear cavity configuration is demonstrated. The configuration uses a pair of optical circulators at the input and output ends of the cavity to form a resonator for multi-wavelength generation in conjunction with optical couplers to inject the Brillouin pump (BP) and to tap the output at the two ends. The Brillouin erbium fiber laser (BEFL) comb with a 2.15 m of Bi-EDF has a wavelength spacing of 0.09 nm and operates in long-wavelength (L-) band region. A stable output laser comb of 50 lines is obtained at a BP of 1568.2 nm and 5 dBm and two 1480 nm pumps at 120 mW. The injected BP wavelength and power as well as the 1480 nm pump powers have a great effect on the number of lines and output power of the BEFL. This configuration is compact due to the use of the significantly shorter Bi-EDF as the linear gain medium, and can be made more compact by replacing the single-mode fiber with highly non-linear fibers such as holey fibers.     

Output Characteristics of High-Power Continuous Wave Raman Fiber Laser at 1239 nm Using Phosphosilicate Fiber

A high-power singlemode Raman fiber laser (RFL) with maximum output power of 4.11 W and maximum power conversion efficiency of 47.40% at 1239 nm is realized using continuous wave 8.4 W Yb-doped double-clad fiber laser as a pump, 700 m phosphosilicate fiber, and a Raman cavity formed by a pair of fiber Bragg grating mirrors at 1239 nm. The output characteristics of the RFL at 1239 nm for different fiber lengths and output mirror reflectance are reported. Theoretical simulation is done to numerically optimize for fiber length and output coupler reflectivity to obtain maximum first Stokes power.     

1.05μm氧化物玻璃光纤激光器的输出特性

实现了Ｎｄ＾３＋掺杂的氟化物玻璃的光纤激光输出。首次研究了不同输出耦合下的激光输出特性。并获得了激光输出渴谱随泵浦功率的变化过程。     

光纤复合环形腔单模激光器的研究

单模光纤激光器在光通讯和光传感中具有广阔的应用前景。分析了复合腔光纤激光器的构成及单模的实现特点,提出了一种新颖的光纤复合环形腔激光器结构,并对其进行了实验研究。该激光器使用了波长为980nm的半导体激光器作为泵浦源。三个腔长均为2m,彼此之间的腔长差为1～2mm的光纤环形滤波器与主谐振腔构成复合腔。此激光器在波长为1562nm处得到了线宽小于0.1nm的单模激光输出,输出的光功率可达到1mW。该激光器的阈值为5mW,斜率效率为4%。     

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.     

利用单模光纤中SBS效应进行被动调Q的掺铒光纤激光器研究

分析了利用光纤中的受激布里渊散射(SBS)相位共轭效应进行激光腔内调Q,产生ns量级脉冲激光的原理,并对利用该效应产生的激光脉冲波形和脉冲形成过程进行了数值模拟,得到的脉冲波形与SBS相位共轭反射率随时间变化曲线基本一致,表明利用光纤中的SBS相位共轭作用调Q具有可行性。据此,对采用单模光纤(SMF)作为SBS池的掺Er3＋调Q光纤激光器进行实验研究,当单模光纤长度为1.5 m时,在45 mW的抽运光功率下得到脉宽约2.6 ns,脉冲周期58.23 ns,平均功率7.35 mW的激光脉冲。进一步的研究表明：激光器中相位共轭镜的形成与SBS介质长度有关,SBS介质过长,斯托克斯线之间无固定的相位关系,不能形成相干叠加,SBS相位共轭腔不能形成; SBS介质过短,腔内正交偏振模光子寿命的改变使脉冲出现双峰现象。脉冲形成后其属性只与SBS动态属性有关。     

基于光纤中SBS相位共轭的自调Q光纤激光器

分析了利用光纤中的受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering,SBS)相位共轭效应进行激光腔内调Q,产生ns量级脉冲激光的原理,并对利用该效应产生的激光脉冲波形和脉冲形成过程进行了数值模拟,得到的脉冲波形与SBS相位共轭反射率随时间变化曲线基本一致,表明利用光纤中的SBS相位共轭作用调Q具有可行性.据此,对采用单模光纤(single-mode fiber,SMF)作为SBS池的Er³⁺掺杂调Q光纤激光器进行实验研究.当单模光纤长度为1.5 m时,在45 mW的光抽运功率下得到脉宽约2.6ns,脉冲周期58.23ns,平均功率7.35mW的激光脉冲.进一步的研究表明:激光器中相位共轭镜的形成与SBS介质长度有关,SBS介质过长,斯托克斯线之间无固定的相位关系,不能形成相干叠加,SBS相位共轭腔不能形成;SBS介质过短,腔内正交偏振模光子寿命的改变使脉冲出现双峰现象.脉冲形成后其属性只与SBS动态属性有关.