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。     

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.     

LD泵浦的准连续输出双包层掺镱光纤激光器

介绍了光纤激光器的理论模型和结构组成,搭建了976nm激光二极管（LD）泵浦的准连续输出双包层掺镱光纤激光器系统。制作了激光脉冲电源方波发生电路,该电源在脉冲工作模式下重频≤1000Hz,脉宽从10μs-50ms可调,占空比≤50％。分析了稀土掺杂双包层光纤的各项性能和能级系统,并实验研究了准连续掺镱双包层光纤激光器的输出特性。在最大泵浦功率为8．12w,重频为50Hz和脉宽为10ms下,测得其最大脉冲输出功率为2．67w。     

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.     

注入噪声对光纤激光器锁模启动的影响

 从掺镱光纤激光器腔内的激光场出发,讨论了掺镱光纤激光器腔内的噪声信号对锁模启动的影响,并针对我们设计的8字腔超短脉冲光纤激光器进行了研究。通过对激光器腔内锁模过程的分析发现：在泵浦功率为214.75 mW时,自行研制的8字形腔掺Yb³⁺光纤激光器在未注入噪声信号时,输出端在30～50 s内获得稳定的锁模脉冲激光输出;在腔内注入脉宽30 ns,频率10 kHz,平均功率0.2 mW的脉冲噪声后,输出端在1~2 s内获得同样稳定的锁模脉冲激光输出。实验结果表明,注入激光器谐振腔内一定的噪声信号,可加速锁模的启动。     

全光纤调Q激光器腔内脉宽压缩技术

为了压缩MOPA全光纤调Q激光器脉冲宽度,对谐振腔基本参数进行了研究。首先,根据速率方程理论推导出脉冲宽度的表达式,通过数值解建立表达式参数与脉冲宽度的关系。然后,分析增益光纤长度、腔镜输出透过率、Q开关性能等谐振腔基本参数对全光纤调Q种子源输出脉冲宽度的影响并通过实验来逐一验证结果。最后,通过优化的参数搭建全光纤调Q激光器,在重复频率为20 kHz时,得到脉冲宽度为54 ns、平均功率为0.86 W的种子激光输出。在重复频率为100 kHz时,对脉宽142 ns、平均功率为1.66 W的种子光进行预放大和功率主放大,最终得到平均功率120 W、脉宽180 ns、光谱宽度为0.67 nm的稳定脉冲激光输出。通过提升AOM性能、减小增益光纤长度等参数优化方式构建调Q光纤激光器,能有效压缩谐振腔内脉冲宽度。     

包层泵浦全光纤调Q激光器

本文研究了包层泵浦全光纤调Q激光器。掺Yb光纤为增益介质，光纤光栅和光纤的垂直端面作为腔镜，利用光纤中的受激布里渊散射和光纤干涉环实现了较稳定的自调Q脉冲输出。在连续泵浦方式下得到了脉宽3.6ns、周期约25μs、峰值功率600W的光脉冲。     

一种基于增益调制技术的全光纤化脉冲Yb光纤激光器

以波长为975 nm的半导体激光器作为泵浦源,周期性地脉冲泵浦一个包含Yb掺杂光纤和光纤光栅对的Yb光纤激光器,实现了基于增益调制技术的全光纤化高功率Yb光纤激光器的稳定脉冲输出.在50 kHz重频下,采用20 W的泵浦功率和2.4 μs的泵浦脉冲宽度,获得了1 060 nm波长脉冲宽度仅100 ns的稳定脉冲激光输出,单脉冲激光能量约为20 μJ.以此作为脉冲激光种子进行功率放大,获得了性能稳定的全光纤结构高功率脉冲激光输出,放大后单脉冲能量超过200 μJ,激光放大器斜率效率达到60%.     

基于光子晶体光纤的全光纤脉冲放大器

大型激光驱动器装置对光纤前端系统的输出脉冲能力提出了更高的要求,基于大模场光子晶体光纤的mJ级脉冲放大器技术是首先需要解决的关键技术问题。研究了大模场光子晶体的切割和熔接工艺,实现了全光纤结构集成。对1~10kHz重复频率、10ns脉宽、0.3nm线宽的方波脉冲进行了放大实验研究,对比研究了反向和正向泵浦方式对自发辐射放大的抑制效果,在1kHz获得0.6mJ,单横模脉冲输出,初步验证了基于此类系统获得大能量、高品质脉冲输出的能力。     

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。     

新型电光陶瓷调Q光纤激光器

报道了基于OptoCeramic(R)电光陶瓷材料的新型调Q光纤激光器.采用976 nm半导体激光器作为抽运源,电光陶瓷调制器作为Q开关,峰值吸收系数1200 Db/m的高掺杂镱纤作为增益介质构成环形腔激光器.增益光纤的高掺杂浓度使得激光器的腔长得到缩短,输出光脉冲的宽度得到压缩.通过调节电光元件的电压,控制材料的折射率,调节谐振腔的损耗,实现Q开关作用.实验中通过改变腔长、抽运功率和重复频率,研究了脉冲的输出特性.获得最窄脉宽104 ns,重复频率3～40 kHz连续可调的调Q脉冲输出.     

Mid-infrared ZnGeP2 parametric oscillator directly pumped by a pulsed 2 microm Tm-doped fiber laser

We have demonstrated what we believe to be the first mid-infrared optical parametric oscillator (OPO) pumped directly by a pulsed Tm-doped fiber laser. The Tm-fiber pump laser produces 30 ns pulses with a repetition rate of 30 kHz at a wavelength of 2 microm. The ZnGeP2 (ZGP) OPO produces 20 ns mid-IR pulses in the 3.4-3.9 microm and 4.1-4.7 microm spectral regions simultaneously. More than 658 mW of mid-IR output power has been generated with a total OPO slope efficiency greater than 35%.     

掺镱光纤激光器自脉冲与自脉冲内的自锁模研究

采用单端连续抽运方式, 对自由运转的双包层掺镱光纤激光器的输出特性进行了详细的实验研究. 实验中不但观察到了自脉冲, 而且首次在自由运转的光纤激光器中观察到自锁模现象, 对它们产生的物理机理进行了相应的理论分析. 分析表明: 增益光纤的弱(未) 抽运部分对信号光的吸收导致光纤激光器内自脉冲的出现, 轴向模之间的拍频和自相位调制导致自锁模现象的出现, 而受激拉曼散射、 受激布里渊散射等非线性效应使它们进一步增强. 当抽运光功率略高于阈值时, 自脉冲宽度比较宽, 随抽运光功率增加自脉冲的脉宽变窄; 自脉冲包络面内的自锁模脉冲的宽度随抽运光功率增加也变窄, 进一步增加抽运光功率, 自脉冲和自脉冲包络面内的自锁模现象消失. 实验测得自锁模脉冲的间隔为224 ns, 最大(小) 自锁模脉冲的半高全宽约为35.0 ns (6.3 ns); 测得信号光的中心波长为1090 nm, 谱线半高全宽的最大(小) 值约为7.05 nm (2.01 nm).     

Dual-wavelength stable nanosecond pulses generation from cladding-pumped fiber laser

In this paper, the generation of dual-wavelength stable nanosecond pulses by a laser diode pumped Ybdoped double-clad fiber laser is presented. In the experiment, the fiber laser with two-mirror cavity is approved which operates in a self-Q-switching regime. The Q-switching mechanism is based on stimulatedBrillouin scattering (SBS). When the pump power achieves the SBS threshold, the fiber laser changes from the start resonator to the SBS resonator. With different reflectivities of the second mirror, stable dual-wavelength pulses with the pulse width range from 10 ns to less than 2 ns are obtained. The resultwas explained theoretically by birefringency (including stochastic birefringency and bend birefringency).     

可调谐的调Q掺Yb3+双包层光纤激光器

利用双包层光纤中的受激布里渊散射和声光调Q器件,对掺Yb³⁺双包层光纤激光器进行了混合调Q的实验研究.在连续泵浦状态下,当入纤泵浦功率为1.24W时,在1080～1119nm的可调谐范围内,在国内首次获得了输出脉冲宽度小于6ns,重复频率1.5 kHz,脉冲能量高于80μJ,峰值功率高于13.3kW稳定调Q光纤激光器的脉冲输出.经计算,实验结果和理论计算值符合得很好.     

All fiber supercontinuum light source using photonic crystal fibers pumped by nanosecond fiber laser pulses

A novel compact supercontinuum (SC) source using the single mode photonic crystal fibers (PCF) pumped with an all fiber MOPA fiber laser is demonstrated experimentally. A bandwidth of 700 nm is achieved by operating the pumping fiber laser at a wavelength of 1064 nm, pulse duration of 10 ns, repetition rate of 50 kHz and peak power of 1 kW. The SC generation is initiated through modulation instability (MI) which breakups the nanosecond pump pulses into picosecond or femtosecond pulses, and further broadened through nonlinear effects of PCF.     

Stable pulse-compressed acousto-optic Q-switched fiber laser

A novel acousto-optic switch operation by a simple laser-diode pumped acousto-optic, Q-switched, ytterbium-doped, double-clad fiber laser is reported. Stable compressed Q-switched sub-40 ns pulses with a beam quality factor (M(2)=2) are achieved at the repetition rate of 1-50 kHz. Q-switched pulses of ~20 microJ pulse energy and 35 ns pulse width are obtained at the repetition rate of 50 kHz. Finally, a reasonable explanation of the novel Q-switched operation is presented.     

窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器的理论模型和数值分析

窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器在非线性频率变换、遥感探测和量子信息等领域有广泛的应用前景.综合考虑受激拉曼散射(stimulated Raman scattering,SRS)、受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering,SBS)、自相位调制(self-phase modulation)和交叉相位调制(cross-phase modulation)等非线性效应,建立了窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器的非线性动力学模型.仿真分析了放大器中脉冲激光的时频演化特性,对比研究了抽运脉冲宽度、光纤长度和信号光功率等因素对放大器性能的影响.研究发现,上述因素会影响放大器的SRS阈值、SBS阈值、输出激光线宽、激光转换效率等.例如,当脉冲宽度为800 ns时,SBS随着抽运功率的增加而发生,限制了激光功率的提升;减短抽运脉宽可以抑制SBS,但是输出激光的线宽易于展宽到数百MHz以上;增加光纤长度可以获得更低的SRS阈值和更高的转换效率,但是SBS效应和光谱展宽程度也随之增强.系统搭建中需要平衡各非线性效应,选择合适的系统参数.研究内容可以为窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器的设计搭建提供参考.     

High-peak-power operation of a Q-switched Tm3+-doped silica fiber laser operating near 2 microm

A peak output power of greater than 4.1 kW and a pulse duration at FWHM of 150 ns have been obtained in a Q-switched Tm3+-doped silica fiber laser in the wavelength region near 2 microm when the laser was pumped with a Nd:YAG laser operating at 1.319 microm. An acousto-optic modulator was used as a Q-switching element and operated at repetition rates of as much as 30 kHz. A core diameter of 17 microm was used to increase the laser gain volume, permitting high-pump-power absorption and an output of high pulse energy and peak power. Stimulated Brillouin scattering was directly observed in the output pulse, and as much as 10 orders of stimulated Brillouin scattering was recorded. This is the first report to the authors' knowledge of high-peak-power operation of a Tm3+-fiber laser.     

10kW峰值功率高脉冲能量全光纤结构2μm掺铥光纤激光器

基于增益开关技术在高掺杂浓度掺铥光纤中获得了稳定的2μm种子脉冲激光,输出激光中心波长为1 979.4nm,脉冲重复频率在1~100kHz之间可调,输出脉冲宽度变化范围为60~200ns。采用两级掺铥光纤放大器对该种子脉冲激光进行放大实验,当种子脉冲激光重复频率为20kHz时获得最大输出平均功率为17.2W,输出光谱没有观察到明显的放大自发辐射噪声。最大功率输出时,脉冲宽度为82ns,对应单脉冲能量为0.86mJ,脉冲峰值功率高于10kW。