包层抽运调Q光纤激光器的实验研究

报道了几种不同结构的包层抽运调Q光纤激光器。用大功率多模 976nmLD抽运D形内包层掺Yb3 + 光纤 ,对激光器的自调Q ,声光主动调Q ,主被动混合调Q运转状态进行了一系列实验研究。观测分析了调Q光纤激光器的三种阈值情况 ,对它们的输出脉冲特性进行了详细的实验研究。得到了纳秒量级 ,峰值功率～ 2 0 0kW ,重复频率为千赫兹的稳定脉冲序列。对实验结果进行了定性分析     

包层泵浦调Q光纤激光器的研究进展

从双包层光纤和包层泵浦调Q技术对包层泵浦调Q光纤激光器的研究和发展进行了综述，并报道了我们在该领域的最新研究结果。     

掺镱包层光纤激光器的全光纤调Q技术

从理论和实验两方面对掺镱包层全光纤调Q激光器进行了研究.建立了相应的理论模型,根据调Q光纤激光器的速率方程理论,用基于"能量利用率与初始反转粒子数关系"求解剩余反转粒子数的新方法,得出了调Q光纤激光器的初始参数诸如抽运功率、纤芯直径、光纤长度、输出透过率等影响脉冲宽度和脉冲能量的规律,进一步明确了压缩脉冲宽度和提高脉冲能量的方法;优化了相关参数,为同类调Q光纤激光器的设计提供参考.实验用半导体激光器(LD)作为抽运源,增益光纤为D形双包层掺镱光纤.谐振腔高反端串接一个带尾纤的声光Q开关,实现了重复频率在10 Hz~100 kHz范围内可调声光调Q掺镱全光纤激光器的实验运转;在重复频率500 Hz时,脉冲宽度为3μs,脉冲能量达到2.94 mJ.     

LD包层抽运光纤激光器抽运方式的理论分析

本文通过数值分析研究了LD抽运方式对双以光纤激光器增益特性及光纤内功率分布的影响,结果表明,两端抽运可以显著降低光纤注入端的功率密度,同时能够保证光纤人功率和增益分布的均匀性,对于高功率光纤激光器是较好的选择。     

Cr~(4+)∶YAG被动调Q纳秒脉冲包层抽运掺镱光纤激光器

报道了Cr4+∶YAG晶体作为可饱和吸收体用于包层抽运掺镱光纤激光器被动调Q并得到稳定纳秒脉冲输出。采用环形腔和线形腔两种腔形,可有效抑制受激布里渊散射(SBS)的非线性效应,抑制自脉冲产生,从而得到稳定被动调Q脉冲输出。采用环形腔结构,得到稳定的1μs脉冲输出,时间抖动和振幅抖动均方根(RMS)值小于5%。线形腔中采用高反射率光纤布拉格光栅(FBG)作为输出腔镜,也实现稳定脉冲输出,重复频率9.1～30.3kHz可调谐,最窄脉宽156ns,远远小于国内报道的微秒量级脉冲宽度。虽然平均输出功率只有几百毫瓦,因采用光纤输出,此类脉冲激光器可作为种子源,进而与光纤放大器相匹配,经光纤放大器放大输出功率可达到几十瓦,从而满足实际工业应用需求。     

分布式侧面耦合包层抽运光纤激光器数值模拟

研究了新型分布式侧面耦合包层抽运光纤激光器的特性。通过建立相互耦合的速率方程组,对分布式侧面耦合包层抽运光纤激光器进行了数值仿真。通过数值模拟与端面抽运双包层激光器进行对比,分别得到了两种模型的抽运光光场分布和输出激光分布,以及探讨了最佳光纤长度等激光器特性参数。结果显示,分布式侧面耦合包层抽运光纤的信号光纤中抽运光分布比较均匀,两端的热负荷较小,激光产生的线性度很好,热量能够分散到整根光纤,在高功率激光器的应用中具有较大的优势,这为更大功率光纤激光器的实现提供了新的思路。     

双端包层抽运光纤激光器实现137 W激光输出

采用包层抽运技术的双包层光纤激光器能够在内包层中注入高的抽运光功率 ,从而获得高功率的激光输出。光纤激光器具有接近量子极限的光 光转换效率 ;其面积 体积比很大 ,纤芯内高功率激光产生的热量很容易通过光纤表面散出 ,即使在高功率情况下也无需对光纤和谐振腔进行强制冷却 ;纤芯的波导限制使在高功率激光输出下也能够保证高的光束质量。这些独特特点使得高功率双包层光纤激光器成为极具前景的激光器件 ,在高精度激光加工、激光医学、空间技术等领域中逐渐成为主导力量。本课题组运用高功率LD抽运模块 ,采用端面包层抽运掺Yb3+ 双…     

双端包层抽运光纤激光器实现30 W激光输出

采用包层抽运技术的双包层光纤激光器能够在内包层中注入高的抽运功率 ,从而可以获得高功率的激光输出。内包层的非圆对称结构可以使绝大部分抽运光多次通过掺杂稀土元素的纤芯 ,足够长度的光纤能够使抽运光充分吸收 ,因此能够获得接近量子极限的光 光转换效率。此外 ,其面积 体积比很大 ,纤芯内高功率的激光产生的热量很容易通过光纤表面散出 ,即使在高功率情况下也无需对其谐振腔进行强制冷却。纤芯的限制使高功率激光输出时也能保证高的光束质量。这些特点使高功率双包层光纤激光器成为新一代激光器件 ,在高精度激光加工、激光医学、激…     

受激布里渊散射主被动混合调Q光纤激光器

基于瑞利散射和受激布里渊散射(RS-SBS)的被动调Q掺铒光纤(EDF)激光器的输出脉冲序列具有重复频率低、脉宽窄、功率高的特点,适合光时域反射(OTDR)系统对脉冲光源的基本要求,但是输出的脉冲序列不够稳定。提出在被动调Q激光腔中插入声光调制器(AOM)构成主被动混合调Q激光器。实验结果证明,这种混合调Q的方法既保持了声光调制器主动调Q激光器输出脉冲序列重复频率低而且稳定的特点,又发挥了瑞利散射和受激布里渊散射被动调Q机制动态速度快、输出脉冲宽度窄的优势。在120~200 mW的抽运功率条件下,得到的脉冲序列重复频率从30 Hz~90 kHz连续可调,脉冲宽度最小可达20 ns,峰值功率最高可达200 W,脉冲重复频率稳定度优于5%,脉冲幅度起伏不大于10%。脉冲峰值功率和脉冲宽度受抽运功率的影响不大,但随着调制频率增加,脉冲峰值功率降低而脉冲宽度加宽。     

发展中的LD抽运调Q铒玻璃激光器

介绍了二极管抽运调Q铒玻璃激光器的发展过程、发展水平和发展趋势,主要包括:铒玻璃激光材料、调Q技术、抽运系统。铒玻璃材料向高离子掺杂浓度方向发展;双侧面对称抽运方式可以提高抽运效率的同时还可以减少材料的热畸变;Co2+:MgAIO4晶体发展为最合适的被动调Q材料;激光器高重频运转需要精确的温度控制。最后,探讨了该课题进一步发展要解决的问题。     

石墨烯被动调Q光纤激光器研究进展

石墨烯具有完美的光学特性,如工作波段很宽(可见光到中红外)、响应时间超快(100 fs)、损伤阈值高,而且制作简单、价格低廉、与光纤耦合性好,是光纤激光器实现被动调Q的理想材料。重点介绍了石墨烯饱和吸收体的制作方法,对石墨烯被动调Q光纤激光器研究进展进行了总结,并指出其发展趋势。     

全光纤电光主动调Q激光器

利用马赫曾德尔Mach-Zehnder (M-Z)结构的尾纤型铌酸锂(LiNbO3)电光强度调制器作为Q开关元件,采用974nm半导体激光器作为泵浦源,峰值吸收系数为110dB/m的掺杂铒纤作为增益介质,实现了1550nm波长的全光纤主动调Q激光器。通过电光强度调制器对腔内损耗进行周期性调制,实现Q开关作用,获得了稳定的调Q脉冲输出。实验中通过改变泵浦功率和调制频率,研究了脉冲宽度和峰值功率的变化规律。获得输出脉冲重复频率50Hz-88kHz可调,重复频率1kHz时获得最窄脉冲宽度246ns,峰值功率近5W。     

全光纤对接损耗调Q激光器

激光器调Q技术是产生高峰值功率、窄脉冲的最有效方法之一。提出并初步验证了全光纤对接损耗调Q方法,分析了调Q原理以及影响因素,实现调Q脉冲的输出。激光腔内加入两段光纤,两段光纤间相互靠近的一端紧密对接,其中一段粘结在压电陶瓷(PZT)上。通过外部电压变化驱动压电陶瓷,使两光纤端面间出现轴向间隙、径向错位或旋转夹角,改变两段光纤之间的耦合连接损耗,进而调节激光腔的损耗,输出调Q脉冲。采用径向错位方式,可以有效改变光纤之间的耦合连接损耗,重复频率可达10 kHz。该方法实现简单,成本低廉,通过外部条件控制,可进一步提高输出脉冲的稳定性。     

激光二极管侧面抽运调Q倍频Nd:YAG激光器

对高平均功率输出的激光二极管侧面抽运电光调Q倍频Nd：YAG激光器进行了研究,当采用90个60W的脉冲激光二极管阵列抽运时,在重复频率为10Hz下,实现了最大平均功率为1180mw的1064nm红外激光输出,光-光转换效率为11％。腔外倍频获得600mW的532nm绿光输出,倍频效率达到50％以上。     

激光二极管侧面抽运调Q倍频Nd∶YAG激光器

对高平均功率输出的激光二极管侧面抽运电光调Q倍频Nd∶YAG激光器进行了研究,当采用90个60W的脉冲激光二极管阵列抽运时,在重复频率为10Hz下,实现了最大平均 功率为1180mW的1064nm红外激光输出,光2光转换效率为11%。腔外倍频获得600mW 的 532nm绿光输出,倍频效率达到50%以上。     

LD抽运直角棱镜腔电光调Q固体激光器

为了改善在热传导冷却非均匀抽运条件下,热效应引起的光束质量和输出稳定性的下降,采用了半圆柱面LD阵列结合直角棱镜谐振腔结构,获得高稳定性、高光束质量的激光输出.所研制的样机在重频20Hz工作,单脉冲能量75mJ,光轴漂移量小于0.1mrad,远场发散角2.2mrad,输出稳定性≤3%.     

脉冲抽运被动调Q激光器脉冲间隔特性研究

采用数值模拟和实验相结合的方法对脉冲激光二极管(LD)抽运Nd:YAG被动调Q激光器输出脉冲间隔特性进行分析。从被动调Q速率方程出发,结合脉冲LD抽运的特点,考虑剩余反转粒子数密度的影响,推导出输出调Q脉冲间隔时间的计算公式。重点分析了抽运脉宽、输出镜反射率、抽运功率和Cr4+:YAG初始透射率对输出脉冲间隔时间的影响。结果表明,数值模拟与实验结果基本吻合。     

二极管抽运调Q固体激光器的设计方法研究

通过对速率方程的数值求解,得到二极管泵浦调Q固体激光器的性能参数,即由激光器的结构参数和泵浦参数,求解出激光器的输出参数。然后将其求解得到的输出与设计要求的激光器输出进行比较,由此对输入的结构参数和泵浦参数进行反复调整,直至最终输出参数满足设计要求的误差。根据该方法设计了3款激光器,实验验证了该算法的可行性。     

脉冲泵浦调Q光纤激光器的优化设计

从光纤激光器的速率方程出发,通过MATLAB编程对光纤激光器的瞬态特性及脉冲泵浦调Q光纤激光器的输出特性进行了数值模拟和优化设计.结果表明,通过脉冲泵浦使输出脉冲宽度被压窄,随着泵浦脉冲宽度和功率的增加,产生稳定激光的时间延长,而且伴随有次脉冲产生.     

全光纤型调Q激光器的研究进展

主要介绍了全光纤调Q激光器的最新研究进展,分别阐述和分析了基于各种调Q机制的光纤激光器的实验装置、工作原理及性能指标。