脉冲泵浦掺镱双包层光纤激光器的动力学研究

对脉冲泵浦的掺镱双包层光纤激光器进行了实验研究.采用重复频率1-10 kHz、脉宽100 μs的976 nmLDs泵浦,实现了脉宽小于10 ns的稳定激光脉冲输出.并对该激光器的动力学过程进行了分析,首次提出了在脉冲泵浦光纤激光器中产生ns脉冲是瑞利散射和受激布里渊散射共同作用的结果.     

大模面积掺Yb3+双包层光纤激光器的实验研究

本文研究了在连续泵浦和脉冲泵浦两种情况下, 大模面积（LMA）掺Yb³⁺双包层光纤激光器的输出特性. 采用连续泵浦, 在最大泵浦功率为10.4 W时, 得到了平均功率4.6 W、中心波长1.09 μm的准连续激光输出. 采用脉冲泵浦, 得到了脉宽小于50 ns、峰值功率为5.3 kW、重复频率为5 kHz、单脉冲能量为0.26 mJ的稳定的调Q脉冲输出.     

高功率掺镱双包层光纤放大器放大特性理论模拟

 运用掺镱双包层光纤放大器的理论模型，分析了连续和脉冲光放大时放大自发辐射(ASE)的计算方法。采用Runge-Kutta方法求解了考虑ASE稳态时掺镱双包层光纤放大器的放大特性，采用有限差分法求解了矩形、高斯和超高斯脉冲的放大特性。结果表明：用3 m长的双包层光纤、10 W的泵浦功率可以将脉宽3 ns、峰值功率为1 W的脉冲信号光峰值功率放大到15 kW左右；在饱和增益情况下，脉冲的波形变尖，宽度变窄；采用短的大模场双包层光纤和后向泵浦方式可以有效地降低ASE，并避免有害非线性效应。     

基于光纤光栅谐振腔的掺镱全光纤激光器设计(英文)

采用数值分析方法分析了光纤长度、后腔镜反射率等因素对激光器输出阈值泵浦功率、输出功率的影响,为全光纤激光器的优化设计提供了理论基础.在设计过程中采用光纤光栅作为光纤激光器的反馈与选频腔镜,通过锥度光纤实现了泵浦模块与掺镱双包层光纤之间的低损耗连接以及高效率的泵浦激光功率传输,成功研制了具备稳定窄化线宽激光输出的掺镱全光纤激光器.实验得到了波长峰值在1 082 .50 nm,谱线宽度0 .113 nm,最大输出功率8 .5 W,泵浦阈值功率0 .8 W,斜率效率为70 .8 %的稳定激光输出.     

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。     

915nm泵浦混合掺铒/铒镱共掺双包层光纤放大器

研究了一种混合掺铒/铒镱共掺光纤放大器,用掺铒光纤放大器作为输入信号的预放大器,用铒镱共掺双包层光纤放大器作为主放大器。掺铒光纤放大器采用20m长掺铒光纤作为增益介质,采用最大输出功率318mW的单模半导体激光器二极管作为泵浦源,预放大器获得的最大输出功率是113mW。铒镱共掺光纤放大器采用14m长铒镱共掺双包层光纤作为增益介质,采用2个915nm多模半导体激光二极管作为泵浦源,在输入信号功率为10mW、信号波长1555nm时,混合光纤放大器获得了最大输出功率为32.04dBm,即1.6W,与此相应的混合光纤放大器的光-光转换效率为18.5%。     

双包层掺镱光纤激光器连续和调Q运转的实验研究

采用布拉格光纤光栅作为谐振腔,实现了980 nm半导体激光器端面泵浦下的双包层掺镱光纤激光器的连续和调Q运转.连续激光实验结果表明,在泵浦功率固定时,增益光纤存在激光输出功率最大情况下的最佳长度,当泵浦功率增大时,最佳增益光纤长度也随之增加.采用石墨烯分散液作为可饱和吸收体,插入增益光纤与布拉格光纤光栅之间,实现了光纤激光器的稳定被动调Q运转.当泵浦功率为2.87W时,得到了最小脉冲宽度33 ns、重复率38.5 kHz的脉冲序列;随着泵浦功率进一步增大,出现不稳定的调Q锁模现象.     

100 W全光纤声光调Q光纤激光器实验研究

 报道了一台全光纤结构主振荡功率放大(MOPA)型掺镱脉冲光纤激光器,以光纤光栅为腔镜,光纤型声光调Q的光纤激光器为种子源,通过两级掺镱双包层光纤放大器实现功率放大。对声光调Q的光纤激光器输出特性进行了研究,比较了不同泵浦波长、不同重复频率对激光输出功率和脉冲宽度的影响,并实现了最短脉冲宽度25 ns、单脉冲能量45 μJ的脉冲激光输出。在重复频率50 kHz时,对脉冲宽度130 ns、平均功率0.6 W的种子光进行放大,得到了平均功率102.5 W、脉冲宽度约240 ns的激光输出。     

高峰值功率中红外2.8μm脉冲光纤激光器

采用中心波长为975nm半导体激光器泵浦高掺铒氟化物双包层光纤Er∶ZBLAN,并在谐振腔内插入主动调Q元件,获得了工作频率为1~10kHz的2.8μm激光主动调Q脉冲输出.在工作频率为10kHz条件下,获得了最大单脉冲能量为134.5μJ、脉宽为127.3ns、峰值功率为1.1kW的脉冲输出.     

包层泵浦的铒镱共掺光纤激光高效产生的实验研究

利用尾纤输出的977nm高亮度多模半导体激光器包层泵浦铒镱共掺双包层光纤,采用非球面透镜组耦合方式,使泵浦耦合效率达66%以上,并在法布里-珀罗激光振荡腔结构中实现了高效的连续激光产生,双包层光纤长度为2m,在泵浦入纤功率为1.36W时,输出连续功率最大394mW,斜率效率达35%,激光输出波长1.565μm.     

单频纳秒脉冲全光纤激光器实现300 W平均功率输出

搭建了一台主振荡功率放大（MOPA）结构的单频脉冲全光纤激光器。通过对线宽为 20 kHz 的连续单频激光器进行强度调制,获得了重复频率 10 MHz、脉宽约 8 ns、平均功率约 0.5 mW 的单频脉冲种子激光。采用多级掺镱光纤放大器对脉冲种子激光进行级联放大,获得了平均功率 300.8 W 的高功率激光输出。目前,激光器输出功率仅受限于泵浦功率,有望通过增加泵浦功率进一步提高输出功率。     

包层泵浦fs光纤放大器的实验研究

 在实验上对双包层光纤放大器进行了研究。采用新型内包层为六边形的铒镱共掺双包层光纤作为放大介质,用带尾纤的半导体激光器进行泵浦,对fs光脉冲进行放大。当用2.5 W的入纤功率泵浦50 cm长的双包层铒镱光纤时,把平均功率为10.8 mW、重复频率20.84 MHz的激光放大到176 mW,增益为12.2 dB,相应的单脉冲能量为8.1 nJ,放大后脉冲宽度为480 fs,峰值功率为16 kW。     

脉冲泵浦的掺镱光纤放大器中放大自发辐射动态变化模拟

在低重复率、高能量脉冲的应用场合,光纤放大器中采用脉冲泵浦的方式具有重要意义.本文模拟了脉冲泵浦方式下掺镱双包层增益光纤中放大自发辐射功率的动态变化,为优化脉冲泵浦方式提供了参考.通过有限元分析方法求解光纤中镱离子的速率方程和各光场的功率传输方程,模拟了正向泵浦条件下,泵浦脉冲开始后0～740μs时间内光纤内部正向、反...     

高重复频率飞秒掺镱光纤放大器

 数值分析了掺镱单模光纤放大器的最佳增益光纤长度，并在实验上对掺镱单模光纤放大器和光栅对压缩器进行了研究。以最大平均输出功率为7 mW、重复频率为25.4 MHz、脉宽为56 ps的被动锁模环形腔掺镱光纤激光器作为种子脉冲，用250 mW的976 nm单模半导体激光器分别泵浦3种不同长度的掺镱单模光纤，对种子光进行放大，并用光栅对压缩器对放大后的脉冲在不同光栅距离上进行了压缩实验研究。当掺镱单模光纤长度为1.2 m时得到了较好的放大效果，种子脉冲被放大到140 mW，相应的增益为13 dB，放大后的单脉冲能量为5.5 nJ。在光栅距离为14.1 cm时获得了最短440 fs的脉冲，压缩后的功率为43 mW，相应的峰值功率为3.8 kW。     

掺镱光纤放大器泵浦脉宽优化

为抑制低重复频率高能脉冲光纤主振荡功率放大(MOPA)系统的放大自发辐射(ASE)效应,达到脉冲泵浦的最佳放大效果,需要对泵浦脉宽进行优化。基于求解速率方程和功率传输方程,理论研究了脉冲泵浦下掺镱光纤放大器上能级粒子数密度、光纤内存储能量、正反向放大自发辐射的瞬态响应。在给定的泵浦功率、光纤长度、纤芯面积和掺杂数密度等参数下,数值计算得到的优化泵浦脉宽为793 s。此外,实验测定了ASE的建立时间; 通过调节泵浦脉宽,测定了脉冲泵浦下掺镱光纤放大器的放大效果,实验中得到的泵浦脉宽的优化值为800 s,证明了数值模拟的正确性。     

宽光谱全正色散锁模掺镱光纤激光器

介绍了一种全正色散宽光谱被动锁模掺镱光纤激光器,利用非线性偏振旋转技术实现全正色散掺镱光纤激光器的被动锁模.当泵浦功率输出为500mW时,激光脉冲输出功率大于139mW,重复频率约为28.1MHz,脉冲宽度为3.8ps.为了进一步研究全正色散光纤激光器的宽光谱输出特性,在腔内熔接50m单模光纤,同时去除双折射滤波片,在泵浦功率为500mW时,观察到稳定锁模单脉冲耗散孤子,光谱范围为1 005~1 140nm,输出激光脉冲最大平均功率为90mW,重复频率为3.58MHz,脉冲宽度为519ps.     

1μm全光纤MOPA结构激光器输出特性研究

主振荡功率放大（main oscillation power amplification, MOPA）结构由于其光束质量良好和参数可调的优点,已成为高功率光纤激光器的主流设计之一。为了改善高功率掺镱光纤激光器（ytterbium-doped fiber laser, YDFL）的输出性能,提高系统的光-光转换效率,文中报道了一台基于915 nm泵浦激光器和双包层掺镱光纤（ytterbium-doped fiber, YDF）的MOPA结构全光纤高功率激光器。该高功率光纤激光器由电调制激光二极管（laser diode, LD）泵浦的种子激光器和掺镱光纤放大器（ytterbium-doped fiber amplifier, YDFA）组成。连续光（continuous wave, CW）工作模式下,激光种子源经过YDFA后,实现了中心波长为1 069.96 nm的激光输出,最大平均输出功率可达945.9 W,MOPA激光器整机的斜率效率高达74.12%,具有良好的稳健性。该研究方案对研制高功率MOPA光纤激光器具有参考意义。     

辅腔泵浦高功率铒镱共掺光纤激光器实验研究

铒镱共掺光纤激光器的功率提高主要受热效应和镱波段放大的自发辐射的限制。为了提高铒镱共掺光纤激光器的输出功率,设计了液冷散热结构并采用辅腔泵浦法进行实验研究。结果表明,采用2.1 m长的大模面积铒镱共掺双包层光纤时,在47.5 W的泵浦功率下得到了波长为1 548.9 nm、最高功率为21.6 W的输出,综合泵浦转化效率为45.7%;辅助腔中镱波段振荡建立前后的斜率效率分别为48.4%和56.2%。     

100 W级全光纤化线偏振单频光纤放大器

报道了一种基于主振荡功率放大结构的全光纤化1064 mm线偏振单频光纤放大器。种子源是一个线宽约为3 kHz的单频光纤激光器。输出功率为50 mW的种子激光经两级掺Yb保偏双包层光纤(光纤纤芯直径分别为10 μm和20 μm)和一级手性耦合纤芯增益光纤放大后,最终获得了输出功率138 W、光束质量M2≤1.2、偏振消光比优于18 dB的高功率单频光纤激光输出。在脉冲调制模式下,获得了峰值功率465 W、脉宽宽度约为500 μs的线偏振单频光纤激光输出。     

3 dB带宽达80 nm的双包层掺镱超荧光光纤光源

采用大模面积双包层掺镱光纤作为增益介质搭建了一台双程前向超荧光光纤光源,该光源的输出功率随泵浦源注入电流的增加基本呈线性增加,最大输出功率为341 mW。其独特的优势是现实了掺镱光纤最宽的超荧光输出,在输出功率从201～341 mW之间,超荧光光谱的3 dB带宽超过80 nm。其输出功率虽然不是很高,但是在一般情况下能够满足人们对超荧光的需求。从镱离子的能级结构和镱离子在石英基质中的吸收截面与发射截面出发,分析了能够得到最宽超荧光输出的物理原因。这台双包层掺镱超荧光光纤光源由于充分利用了镱离子在1 025和1 075 nm附近的超荧光辐射,因而能够得到3 dB带宽为80 nm的超荧光输出。