大芯径光纤整形飞秒激光脉冲空间分布的研究

通过将1 kHz重复频率的飞秒放大激光脉冲耦合到大芯径(100μm)阶跃光纤,在27 mm长的光纤中产生了环形空间光强分布,并在3 160 mm的长光纤中观察到平台型的空间光强分布,通过自聚焦效应对该现象进行了解释.结果表明,通过选择合适的光纤,可以实现对放大飞秒激光脉冲的有效空间整形,从而达到改善光束质量的效果.     

大芯径光纤整形飞秒激光脉冲空间分布的研究

通过将1 kHz重复频率的飞秒放大激光脉冲耦合到大芯径（100 μm）阶跃光纤,在27 mm长的光纤中产生了环形空间光强分布,并在3 160 mm的长光纤中观察到平台型的空间光强分布,通过自聚焦效应对该现象进行了解释.结果表明,通过选择合适的光纤,可以实现对放大飞秒激光脉冲的有效空间整形,从而达到改善光束质量的效果.     

微结构芯大模场平顶光纤及其传输特性分析

通过在纤芯引入非均匀分布的高折射率介质柱, 获得了大模场面积、平顶型模场分布的新型微结构光纤. 运用数值仿真, 分析了光纤在不同的结构参数下的模场面积、基模模场分布等特性. 研究结果表明: 通过合理设计光纤的包层和纤芯参数, 可以实现有效的平顶模场分布. 在工作波长为1064nm时, 平顶光纤的基模模场面积可以达到1655μm². 关键词： 大模场面积 平顶光纤 微结构芯 数值仿真     

大芯径石英阶跃光纤光谱损耗测量研究

大芯径石英阶跃光纤的谱损耗是光纤传输性能的重要参数之一。介绍了大芯径光纤光谱衰减的测量方法,对大芯径阶跃光纤在400～600nm光谱范围内的谱损耗特性进行了研究。结果表明,光纤在400～600 nm范围内的谱损耗随波长的减小而增大,通过实测得到的600nm处的损耗系数为12 dB/km,400nm处的光谱损耗系数为96dB/km。     

大芯径集束光纤强激光耦合装置设计

光纤传输是常用的激光传输方式,随着光纤制备工艺的提升,大芯径、大数值孔径的传能光纤被广泛应用于多模激光传输。高效的激光耦合是光纤稳定传输的前提,为实现宽波段、高功率密度的激光耦合,根据混合模类高斯光束传输变换特性和耦合装置初始参数,结合像差分析,设计了一套大芯径四合一集束光纤与单芯光纤之间的非球面镜耦合装置,并通过机械装置装调实验得到了最高60.6%的光纤耦合效率。搭配自研激光共振电离飞行时间质谱仪,实现了钕同位素三色三步光电离路径对应激光饱和功率密度的测量,验证了装置满足复色激光共振激发电离特定同位素的光谱实验需求。     

液芯光纤

本文论述了液芯光纤的制备。包括选择材料和制备方法,研制了一种液芯光纤,并利用它进行了温度传感和激光传输。还论述了液芯光纤的其它应用。     

大芯径紫外石英光纤γ射线辐照效应研究

阐述了三种不同芯径的紫外石英光纤的稳态γ射线辐照效应,对比研究了其发光特性、光谱衰减以及光谱展宽。设计了基于钴-60源的大芯径紫外石英光纤稳态γ射线辐照效应实验,对三种芯径(200μm,400μm和600μm)的光纤进行了研究。实验表明,大芯径紫外石英光纤在稳态γ射线辐照下存在稳定的发光现象,并对其光谱衰减有补偿作用,其光谱展宽效应不明显。     

大芯径大数值孔径阶跃光纤传导模特征方程求解

导出了相邻阶第二类变型贝塞尔函数的比值在小宗量的逼近形式,利用Lentz—Thompson方法计算相邻阶第一类贝塞尔函数的比值在小宗量的值,计算精度为浮点数系统的最低有效位。从而解决了求解大芯径、大数值孔径阶跃光纤的特征方程时．贝塞尔函数溢出双精度浮点数表示范围的问题。分别对多模石英光纤和大芯径大数值孔径的聚合物光纤的传导模特征方程进行了求解,石英光纤的传导模特征值计算结果与Optiwave公司的软件一致;对于聚合物光纤,算法给出了所有模式的计算结果,其中模式角向序数小于70的计算结果与Optiwave公司的软件一致,而Optiwave公司的软件不能计算角向序数大于70的模式。     

使用MCVD设备制取62.5μm大芯径、大数值孔径光纤预制棒的新工艺探索

总结了使用ＭＣＶＤ设备制备大芯径、大数值孔径光纤预制棒的新工艺。探索在不掺硼的情况下,在预制棒芯层逐层增加ＧｅＣｌ４的流量。在内包层掺氟以降低内包层折射率。解决了为达到较高折射率差Δｎ,在芯层掺锗过多而引起光纤预制棒在沉积后期和缩棒过程中由材料的热膨胀系数而导致的炸裂问题。并通过改变火焰平移速度,提高了沉积速率,缩短了制棒时间。所拉制的光纤、数值孔径ＮＡ高达０．３０。     

双环芯微结构光纤特性分析

提出了一种由硅-空气孔作包层,两个环状掺杂区作芯的双环芯微结构光纤,并用有限差分法对它进行了分析.结果表明,基模电场能由弱到强地集中在双环掺杂的芯区,且环外较弱,环心最强.在1.55 μm波段,有较大色散,这在光纤色散补偿中将起到重要作用.     

1.2 kW便携式光纤激光器

高功率光纤激光器通常采用如水冷散热方式进行控温,难以满足轻量化等的需求。而利用相变储能材料的特性,采用多相变控温技术,可大幅减小高功率光纤激光器系统的体积、重量。对光纤激光器的温控技术进行了分析,采用多相变温控技术,实现了波长1.08 μm、最大功率1.26 kW的全光纤激光输出,光-光效率75.4%,光束质量因子M_x2=1.21,M_y2=1.23,有效减小了激光器的体积和质量,为高功率光纤激光器的热管理提供了新方法。     

Closely packed micro optical fiber arrays in laser scanning system

Closely packed optical fiber arrays are used to increase the scanning speed in some laser scanning systems, but standard optical fibers are shown to be unsuitable for these systems. In this paper, a closely packing technique of micro optical fiber arrays is presented. The fabrication and properties of micro fibers, whose diameters range from several hundred nanometers to several microns, are introduced. These micro fibers are arranged side by side in V-shaped grooves, which are fabricated by photolithography and etching techniques on silicon substrate. Comparing to standard optical fiber arrays, such closely packed micro optical fiber arrays can eliminate the dark area among output light spots and can solve the problem of high accuracy demand of exposure location. This closely packing technique is also proved to be a feasible method in practical scanning systems.     

光纤纤芯及包层模有效折射率计算及仿真

光纤结构设计、模间色散求解、光纤光栅模式耦合等问题的研究, 都需要对光纤纤芯及包层模的有效折射率进行精确计算. 本文以光纤三层结构模型为基础, 结合该模型下的模式本征方程, 使用截弦法求解了纤芯模有效折射率, 并将计算结果与COMSOL软件模拟的对应纤芯模的传输光场进行对比, 验证了计算结果正确.使用区间遍历算法对包层模有效折射率进行了求解, 与已有的传统方法相比, 该方法可以有效防止求解过程中根的遗漏、避免特征方程产生的奇点, 并能保证模式的正规性.本文采用Mathematica软件对求解过程进行仿真, 获得了纤芯模和包层模有效折射率与波长关系曲线. 关键词： 光纤传输模式 有效折射率 截弦法 区间遍历算法     

激光微熔覆技术的发展及应用

基于激光的直写技术具有加工周期短、使用灵活、无需掩模、环境要求低等诸多优点,其在微电子等领域应用广泛。本文引入了一种新的激光直写技术一激光微熔覆技术,介绍了该技术的工艺过程及特点,并在此基础上集成制造了激光微熔覆设备。通过激光与物质的相互作用原理,理论分析了激光微熔覆电子浆料的成型机理。最后,举例说明该技术在微电子、光电子以及传感器领域的应用,并对该技术的发展趋势进行了初步预测,认为该技术在混合集成电路基板的加工、微型传感器和加热器的制造、平面无源电子器件和分立无源电子器件的研制以及生物芯片、电子封装等领域有好的发展前景。     

国产有源光纤成功实现6 kW激光输出

光纤激光是继气体激光、化学激光和固体激光之后的新一代激光技术,是近年来世界各国科学研究的热点领域。制约光纤激光功率提升的主要技术瓶颈是系统集成技术和光纤材料制备技术。目前,我国科研工作者成功掌握了千瓦级光纤激光系统集成技术并实现了产业化,但是所用的光纤激光材料与核心器件还严重依赖进口。相较于比较成熟的系统集成技术,我国光纤激光材料的科学研究和产业化进程相对滞后,尚无法提供成熟稳定的有源光纤产品。 2016年6月,中国工程物理研究院激光聚变研究中心的研究人员经过近三年科研攻关,成功研发了30/900规格（纤芯30 m/包层900 m）镱掺杂铝磷硅（Yb-APS）三元体系激光光纤并实现了6.03 kW最高功率输出,在5 kW功率水平下可长期稳定工作。光纤激光材料综合测试平台采用了传统的1+1型MOPA放大结构（即信号种子源与一级主放）：信号光种子源的功率为40 W,光束质量M2=1.1;第二级MOPA放大级使用的976 nm LD泵浦光总功率9.95 kW,经过CPS功率剥离器激光净化处理后,最终安全地实现了6.03 kW最大功率输出。如图1所示,最高输出功率时斜率效率为61.25%,源于1∶30的芯包比和20 m以上的光纤使用长度;激光输出光谱中心波长1080 nm,3 dB带宽为1.89 nm,受激拉曼抑制比＞15 dB;5 kW稳定工作时,光束质量M2=2.38,未发现光子暗化效应。中物院激光聚变研究中心所研制的镱掺杂铝磷硅三元体系有源光纤(30/900 Yb-APS fiber)成功实现了6.03 kW激光输出,是我国高功率光纤激光材料研究领域的重要进步,为制备低损耗、高掺杂、高吸收、高增益、无光子暗化效应的商业激光光纤产品奠定了坚实的技术基础。     

国产30/600μm掺镱光纤实现4.1kW激光输出

采用化学气相沉积结合气相/液相复合掺杂方式制备30/600 μm掺镱双包层光纤,石英纤芯中的掺杂组分为Yb₂O₃, Al₂O₃,P₂O₅。基于976 nm发光二极管反向抽运方式,构建全光纤化的主控振荡器功率放大器结构对增益光纤进行测试。实验中,种子源功率为189 W,当泵浦总功率为4747 W时,激光输出功率为4120 W,放大级光光效率为85%,3 dB带宽为1.6 nm。激光器连续工作1 h,激光功率稳定在4100 W,未发生明显的功率衰退现象。     

LD泵浦光纤激光放大器实现13 kW高光束质量输出

光纤耦合半导体激光器（LD）泵浦的光纤激光放大器具有体积小、功质比高、稳定性好等优点,在工业加工和军事国防等诸多领域都有着广泛且重要的应用。然而,受限于器件制作工艺水平及光纤中的受激拉曼效应和模式不稳定效应,LD泵浦的光纤激光放大器难以同时实现高功率及高亮度激光输出。为实现更高功率、更高亮度的光纤激光输出,需要结合现有的器件工艺水平并同时实现对放大器中的受激拉曼散射效应和模式不稳定效应的有效抑制。报道了基于单位自研大模场增益光纤成功实现13 kW功率、高光束质量激光输出。激光器采用主振荡功率放大结构,放大级采用单后向981 nm泵浦自研大模场增益光纤,在总泵浦功率为15 kW时,输出功率达到12.94 kW,光束质量M2因子约为2.85。通过进一步优化器件性能及光纤模式控制,有望实现更高功率、更高亮度的光纤激光输出。     

全光纤激光器实现kW级功率输出

 搭建了一台全光纤结构的光纤激光器。采用双端泵浦结构,共有36个泵浦输入端。在使用其中的24个泵浦输入端,泵浦功率为1 477 W时,获得了1 008 W高功率输出,光光转换效率为68%。输出激光的中心波长为1 082 nm,半波全宽为3 nm。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。     

全光纤激光器实现kW级功率输出

搭建了一台全光纤结构的光纤激光器。采用双端泵浦结构,共有36个泵浦输入端。在使用其中的24个泵浦输入端,泵浦功率为1 477 W时,获得了1 008 W高功率输出,光光转换效率为68%。输出激光的中心波长为1 082 nm,半波全宽为3 nm。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。