高功率、低量子亏损同带抽运掺镱光纤放大器

开展了基于同带抽运的高功率、低量子亏损的掺镱光纤放大器实验研究. 搭建了一台输出功率为21 W的1018 nm短波 长掺镱光纤激光器, 并利用其对双包层掺镱光纤进行同带抽运, 获得18.6 W的1080 nm波段激光输出, 光-光转换效率高达90.86%. 关键词： 光纤放大器 同带抽运 双包层光纤 转换效率     

高性能1018 nm光纤及激光器实验研究

对光纤预制棒制备过程中沉积的气体流量、管内压强等参数和光纤掺杂组分进行了研究. 研究发现通过共掺其他元素, 可以使掺镱光纤的荧光谱发生移动. 基于此, 制备了有利于1018 nm激光输出的掺镱双包层光纤. 在增益光纤长度为7 m时, 实现了22.8 W的1018 nm激光输出, 光-光效率接近70%, 并且没有观察到明显的自发辐射和饱和现象. 关键词： 光纤激光器 双包层掺镱光纤 1018 nm     

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。     

高效率可调谐掺镱双包层光纤激光器研究

研究了一种高效率可调谐掺镱双包层光纤激光器，在抽运半导体激光为915nm、功率为1W的条件下，掺镱双包层光纤激光器的最大输出功率为440mW，输出斜效率约为80％。输出光束的M^2因子为：x方向1．06，y方向1．04。用一光栅作为输出耦合，输出波长可在1070nm-1150nm的范围内调谐。     

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%。     

空气包层大模场面积掺镱光子晶体光纤研究

采用改进的化学气相沉积法和气相液相混合掺杂技术制备大芯径掺镱石英光纤预制棒, 以此作为有源纤芯制备了纤芯直径约90 μm的掺镱双包层光子晶体光纤, 纤芯组分为镱铝磷共掺.双包层光子晶体光纤的模场面积约1330 μm², 纤芯数值孔径0.065,包层数值孔径0.5.首次实现了国产掺镱光子晶体光纤的高功率高效率激光输出, 1 m长的光子晶体光纤激光器实现102 W 激光输出,斜率效率76%.     

掺镱双包层光纤激光器的理论与实验研究

从速率方程出发，对F—P腔掺镱双包层光纤激光器的输出特性进行了理论分析与数值模拟；根据模拟结果进行了光纤激光器的实验研究，获得中心波长为1081nm、最大功率为2．4W的近单模连续光纤激光输出，光一光转换效率为34．3％，斜率效率为50．0％，实验结果与理论模拟结论一致．     

Yb/P/Al共掺双包层光纤的制备与激光性能

采用改进化学汽相沉积结合溶液掺杂法制备了Yb/P/Al共掺的石英光纤预制棒,通过光纤芯层的组份和制备工艺的优化,实现了Yb3+的高浓度掺杂和均匀掺杂.预制棒芯层Yb2O3掺杂浓度达到～4wt.％,Yb3+在1 080 nm处荧光寿命为1 780μs.成功拉制出内包层截面形状为八边形的双包层光纤,纤芯直径为7.5 μm,包层吸收系数达到～5 dB/m@976 nm.利用拉制的掺镱双包层光纤开展了全光纤结构的掺镱光纤激光器性能测试实验,实现了5.15W的激光输出,斜率效率达到76％.     

高功率掺镱双包层光纤激光器中光纤损伤及其理论分析

针对高功率掺镱双包层光纤激光器热效应引起的光纤损伤情况,由热传导方程,结合边界条件推导了两端泵浦情况下双包层光纤激光器光纤内的温度分布及热效应引起的应力分布,并对光纤内的温度分布和应力分布进行了数值模拟.结合模拟结果,对光纤的损伤进行了解释,分析了引起光纤热效应的主要因素.对两端泵浦情况的模拟与分析符合高功率光纤激光器的实际工作情况,这对优化高功率光纤激光器的设计有一定的参考价值.     

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％。     

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%。     

波长无啁啾调谐窄线宽掺Yb3+双包层光纤激光器

用相位掩模法, 在圆形掺Yb3+双包层光纤上制作了Bragg光纤光栅,并用它作为双包层光纤激光器的输出腔镜, 在光栅反射中心波长1055.2 nm位置得到了窄线宽的激光输出, FWHM为0.271 nm, 信噪比约为40 dB.这种结构的双包层光纤激光器, 在双包层增益光纤和后腔镜间没有连接损耗, 减小了双包层光纤激光器体积. 用自行制作的等强度梁对作为输出腔镜的光纤光栅做双向应力调谐, 实现了激光波长无啁啾调谐输出, 调谐范围1051.1~1060.04nm,调谐量达8.9nm, 调谐过程中激光3 dB线宽基本无变化.     

不同腔结构下的声光调Q双包层光纤激光器特性研究

报道了半导体激光器端面抽运不同结构的声光调Q的双包层光纤激光器的脉冲输出特性. 对前向、后向不同抽运方式的掺镱调Q双包层光纤激光器在输出平均功率,调Q脉冲宽度及脉冲稳定性进行了对比及讨论;其中后向抽运的光纤激光器,在10kHz重复频率调制下,获得了斜效率为60％的平均功率输出,其脉冲宽度为52ns,单脉冲能量为03mJ. 最后利用不同抽运方式下的速率方程,理论分析调Q脉冲的特性,分析结果与实验相符. 关键词： 双包层光纤激光器 声光开关 前向抽运 后向抽运     

高功率掺镱光纤激光器的辐照影响分析及研究进展

高功率掺镱光纤激光器在空间环境中的应用日益增多,但掺镱光纤材料在空间辐照条件下会产生色心效应,导致损耗增加,影响光纤器件以及激光器整机的性能,从而给高功率光纤激光器在空间环境的长期稳定工作带来隐患。从空间辐照对高功率光纤激光器性能的影响机理、抑制方法和研究进展等3个方面进行介绍。首先介绍了空间辐照对高功率掺镱光纤激光器中关键光学器件、放大级热负载、非线性效应等方面的影响分析,其次介绍了抑制辐照效应的典型方法及其在高功率掺镱光纤激光器中的可行性分析,最后介绍了国内外典型的高功率掺镱光纤激光器的辐照影响及抑制的研究成果,并展望了未来发展趋势。     

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。     

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.     

掺Yb~(3+)双包层大模场面积微结构光纤光谱特性的研究

掺Yb3+双包层大模场面积微结构光纤(micro-structured fibers,MSF)是作为超大功率光纤激光器的理想介质。本文首先采用非化学气相熔炼法制备出掺Yb3+石英基玻璃材料,然后按照设计要求,通过排布拉制法制备了掺Yb3+双包层大模场面积微结构光纤。分别利用钛宝石飞秒激光器(波长调至为975 nm)和波长为980 nm LD激光器作为激励源,对掺Yb3+双包层大模场面积微结构光纤的荧光光谱进行分析,实验结果表明:该光纤在波长为1 050 nm处产生强的荧光,同时该光纤还能有效的抑制合作发光现象(coopera-tive luminescence)的产生。     

光纤光栅选频掺Yb3+双包层光纤激光器

利用相位掩模法，在D形内包层掺Yb3+双包层光纤一端直接写制出Bragg光栅，用作双包层光纤激光器的输出腔镜.试验得到了线宽为0.196nm，波长为1058.2nm，最高输出功率为570mW的稳定激光输出，解决了激光器中模式竞争造成的输出不稳定现象.从速率方程出发，对激光器的输出功率与抽运功率、光栅反射率的关系以及最佳光纤长度进行了理论分析，结果与实验符合很好. 关键词： 双包层光纤光栅 掺Yb3＋双包层光纤激光器 相位掩模 速率方程     

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。