掺钕单模光纤激光器的数值模拟

简述了掺铰单模光纤激光器的特点，给出了阈值功率和斜度效率的解析表达式，以及数值积分求解的方法与过程。计算结果与实验结果的吻合是令人满意的。     

掺钕保偏光纤激光器的研究

对掺钕光纤激光器输出功率沿光纤的分布以及不同光纤长度下抽运功率和输出功率沿光纤的分布进行了数值模拟.以808nm半导体激光器为抽运源，掺钕双包层保偏光纤为增益介质，对保偏光纤激光器进行了探索性的实验研究.分别就光纤不同弯曲形状和弯曲半径对激光器输出功率指标和偏振特性的影响进行了研究，实验中发现在1060nm和1092nm处有两个峰值.在波长1060nm处得到了7.35W的连续偏振激光输出，斜率效率为58.3％. 关键词： 激光技术 光纤激光器 掺钕保偏光纤 偏振     

采用接口结构的掺钕单模光纤激光器

稀士元素掺杂单模光纤激光器是一种新颖的有源光纤器件.因其可与常规单模光纤、无源光纤器件(如耦合器、偏振器、滤波器和调制器等)等直接连接,使光源与光纤系统间的耦合损耗减至最小,又可实现全光纤网络.另外,它还可以满足某些光纤传感器在光源性能方面的特殊要求.因此,近年来国内外对这一有源光纤器件的研究工作方兴未艾.本文报道掺钕单模光纤的基础性研究.实验 实验中采用国产掺钕单膜光纤,钦的掺杂浓度为4OOppm,芯径为5.0μm,光纤长度     

530 W全光纤结构连续掺铥光纤激光器

采用改进的化学气相沉积工艺结合溶液掺杂法制备了掺Tm³⁺石英光纤预制棒,并拉制成纤芯/包层尺寸约为25/400μm的双包层掺Tm³⁺光纤,通过电子探针显微分析测得其中Tm₂O₃和Al₂O₃的浓度分别为2.6 wt%和1.01 wt%,在793 nm处测得的包层吸收为3 dB/m.基于上述大模场掺Tm³⁺光纤,搭建了一个高功率全光纤主振荡功率放大结构的掺Tm³⁺光纤激光器,窄线宽掺Tm³⁺种子源经过一级放大后,最高输出功率达到530 W,对应的斜率效率为50%,输出激光的中心波长为1980.89 nm.实验中没有观察到明显的放大自发辐射和非线性效应,输出功率仅受限于抽运功率.该结果为目前国内2μm波段全光纤结构激光器实现的最高输出功率,验证了国产掺Tm³⁺石英光纤在高功率系统中的可靠性.     

掺钕磷酸盐异形内包层结构光纤激光的输出

采用堆叠法制作了纤芯直径为20μm的Nd3+离子掺杂磷酸盐玻璃D形双包层光纤,采用793nm半导体激光作为抽运源,测定并分析其光纤激光性能和斜率效率,光纤的最大输出功率为2.52W,斜率效率为41.5%。采用同样的办法进一步制作了六角形、偏心形和圆形内包层结构的光纤,对比研究了内包层结构对光纤输出性能的影响。结果显示相比于其他内包层结构的光纤,D形内包层结构光纤对抽运光的吸收效率更高,有助于光纤激光性能的提高。     

203W全光纤全保偏结构皮秒掺铥光纤激光器

利用光纤布拉格光栅作为光谱滤波器来控制锁模掺铥光纤激光器的光谱形状和脉冲宽度,以及结合纤芯抽运高掺杂双包层掺铥光纤技术,实现了2μm波段重复频率为611.5 MHz的皮秒脉冲激光输出.利用该高重复频率皮秒激光作为种子源,结合主振荡功率放大技术,研制出了百瓦量级全光纤全保偏结构皮秒脉冲掺铥光纤激光放大系统,得到了平均功率为203 W的线偏振皮秒脉冲激光输出,偏振消光比15 d B,激光脉冲宽度为15 ps,相应的激光峰值功率为22 k W.该结果为目前国际上2μm波段全光纤结构超短脉冲激光器所产生的最高平均输出功率,为下一步2—5μm波段高功率中红外激光的产生提供了可靠的抽运源.     

掺Yb双包层光纤激光器波长调谐输出

采用调节腔损耗以调节阈值的方法实现了掺Yb双包层石英光纤激光器的波长调谐输出 调谐范围达50nm 、步长约2nm 当损耗增大阈值升高时,激射波长向短波方向漂移.利用石英中Yb³⁺的能级结构和光谱特性对以上规律进行了定性解释.     

多模式输出掺镱光纤激光器的实验研究

实验研究了环行腔掺镱光纤激光器的运行特性.发现在由未完全泵浦的掺镱光纤充当的慢可饱和吸收体与偏振控制器和偏振敏感型隔离器所组成的等效快可饱和吸收体的共同作用下,仔细调节偏振控制器的角度与泵浦功率的大小,掺镱光纤激光器可分别稳定地工作在连续、调Q、调Q锁模和连续锁模多种运转方式.对于不同的运转方式,从原理上给予了一定的解释,并对各种运转方式的工作条件进行了详细研究.由于其具有全光纤结构,且腔内不含任何主动器件,同时有良好的稳定性.     

15波长输出的布里渊掺铒光纤激光器

多波长布里渊掺铒光纤激光器是一种新型的多波长光纤激光器,其原理是利用受激布里渊增益和掺铒光纤的线性增益,可以在常温下得到波长间隔约为0．08nm(～10GHz)的多波长输出。报道的布里渊掺铒光纤激光器,在布里渊抽运功率为1．7mW、980nm抽运功率为300mW的情况下得到稳定的15个波长(间隔～10GHz)的输出,这种激光器用作光传感器、光谱分析仪以及密集波分复用系统的光源。实验发现,输出波长的个数随着980nm抽运功率的增大而增加。另外,布里渊掺铒光纤激光器的信号功率主要来自于掺铒光纤的增益,而布里渊增益对它的影响不大。     

342W全光纤结构窄线宽连续掺铥光纤激光器

报道了一个全光纤主振荡功率放大结构的窄线宽连续掺铥光纤激光器,该激光器由窄线宽连续掺铥光纤激光种子源和两级包层抽运掺铥光纤放大器组成.自制的窄线宽掺铥光纤激光种子源经过两级高功率包层抽运掺铥光纤放大器之后,最高平均输出功率为342 W,掺铥光纤功率放大器的斜率效率为56%,输出激光的中心波长为2000.3 nm,3 d B光谱带宽仅为90 pm.在放大过程中,功率放大器的反向监测端没有观察到受激布里渊散射效应,输出功率仅受限于当前可用的793 nm半导体抽运源的功率.据我们所知,该结果为目前国际上2μm波段全光纤结构窄线宽激光器所产生的最高输出功率.     

基于45°倾斜光纤光栅的线偏振输出掺镱光纤激光器

对工作于1 064nm波段的45°倾斜光纤光栅的偏振依赖损耗特性与工作机理进行了分析.利用紫外曝光法,将周期为1 070nm的常规相位模板旋转33°后,在光敏光纤上写制了45°倾斜光纤光栅,写制的光栅栅区长度为12mm,在1 040~1 085nm范围内偏振依赖损耗值为7dB左右.影响其偏振依赖损耗值的主要原因为相位模板的周期不是最佳值和栅区长度不够.利用写制的45°倾斜光纤光栅作为起偏器件,实现了线偏振输出的掺镱光纤激光器,其激光消光比高于30dB,输出波长为1 065.4nm,3dB线宽为0.08nm,最高输出功率8.7mW,可长时间保持高偏振度稳定工作.     

一种掺钕光纤激光器与倍频技术实现的数值模拟

从双包层光纤激光器的速率方程和光传输方程出发，建立数学模型，进行数值计算并对掺钕光纤激光器输出功率沿光纤的分布以及不同光纤长度下抽运功率和输出功率沿光纤的分布进行了数值模拟。以808nm半导体激光器为抽运源，掺钕双包层光纤为增益介质，并以KTP作为倍频晶体，计算并模拟其倍频效率和相位匹配角。最后，对光纤激光器及其倍频的实现进行了模拟研究。结果表明，该光纤激光器能够高效率地实现可见光输出。     

国产全光纤结构激光器实现245 W高功率激光输出

以国产掺镱光纤为增益介质,利用国产泵浦源和光纤器件,构建了主振荡功率放大（MOPA）结构的全国产大功率全光纤激光器。激光器包括10 W种子激光器和高功率放大器两部分。在注入最大泵浦功率为356 W时,获得了245 W波长1 080 nm激光的稳定输出,光-光效率为69%。激光器单次连续出光时间约30 min,功率稳定性在1%以内。目前激光器输出功率受限于泵浦功率,增加泵浦源的数目有望进一步提高输出功率。     

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。     

国产全光纤结构激光器实现245 W高功率激光输出

 以国产掺镱光纤为增益介质,利用国产泵浦源和光纤器件,构建了主振荡功率放大（MOPA）结构的全国产大功率全光纤激光器。激光器包括10 W种子激光器和高功率放大器两部分。在注入最大泵浦功率为356 W时,获得了245 W波长1 080 nm激光的稳定输出,光-光效率为69%。激光器单次连续出光时间约30 min,功率稳定性在1%以内。目前激光器输出功率受限于泵浦功率,增加泵浦源的数目有望进一步提高输出功率。     

大模场面积光纤激光器79.4 W单横模输出

 采用光纤缠绕方法,对国产大模场面积多模光纤激光器缠绕前后的输出性能进行了对比研究。将光纤激光器输出端在半径为65 mm的圆筒上缠绕两圈后,获得了单横模输出。光纤缠绕前后,激光器的光束质量因子由1.24减小为1.06,斜率效率由64.7％减小为54.3％。当泵浦功率为149 W时,缠绕前后的输出功率分别为94.7 W和79.4 W。虽然缠绕后功率有所减小,但激光亮度增加了15％。同时对实验所用光纤的缠绕损耗进行了理论计算,实验结果与理论计算值符合得较好。     

大模场面积光纤激光器79.4 W单横模输出

采用光纤缠绕方法,对国产大模场面积多模光纤激光器缠绕前后的输出性能进行了对比研究。将光纤激光器输出端在半径为65 mm的圆筒上缠绕两圈后,获得了单横模输出。光纤缠绕前后,激光器的光束质量因子由1.24减小为1.06,斜率效率由64.7％减小为54.3％。当泵浦功率为149 W时,缠绕前后的输出功率分别为94.7 W和79.4 W。虽然缠绕后功率有所减小,但激光亮度增加了15％。同时对实验所用光纤的缠绕损耗进行了理论计算,实验结果与理论计算值符合得较好。     

窄线宽全光纤激光器实现666 W高功率输出

搭建了一台主振荡功率放大（MOPA）结构的窄线宽全光纤激光器。利用噪声相位调制技术将单频激光线宽展宽至0.3 GHz,通过四级放大器结构对10 mW的窄线宽种子激光进行放大,获得了功率为666 W的窄线宽激光输出。该窄线宽激光器输出功率仅受限于泵浦功率,增加泵浦功率有望进一步提高输出功率。     

窄线宽线形腔调Q双包层掺钕光纤激光器

对LD泵浦调Q双包层掺Nd³⁺光纤激光器进行了实验研究.在Littrow结构的体光栅与二向色镜构成的线形腔结构中,利用声光Q开关(AQM)调Q,在1064nm得到了光谱线宽约为0.08nm稳定的激光脉冲序列.脉冲重复频率从1kHz到10kHz可调.在重复频率1kHz时得到脉冲宽度约800ns,最大单脉冲能量180μJ,脉冲峰值功率225W,激光平均功率180mW,并对激光输出脉冲能量进行了计算,计算结果与实验符合很好.     

掺钕无机液体激光器的初步研究

为解决固体激光器在高平均功率下的热管理问题，LLNL提出可移动式片状固体热容激光器（SSHCL），这就启发我们：假如激光介质是流体的话，就可以很容易地将激光冷却分离，激光器在工作的同时还可以“离线”冷却，可以不问歇地输出激光。LLNL最近的研究结果表明：用较便宜的含有稀土元素的液体代替SSHCL中的固体介质，可以降低整个系统的重量、体积、成本及技术复杂性，而且使得热管理变得容易。相对于固体基质，无机惰性液体基质有诸多优点，对于高平均功率和高峰值功率的应用需求，用液体介质代替固体介质，不失为一个极具吸引力的解决方案。