1.6kW全光纤掺镱激光器

高功率全光纤连续激光器以其转换效率高、光束质量好、热控管理方便和结构紧凑灵活等优点,成为国际激光技术领域的研究热点之一。最近,清华大学光子与电子技术研究中心成功实现了全光纤连续激光器1.63kW激光输出。高功率全光纤激光器采用种子源加两级级联放大器方案,结构原理如图1所示。光纤种子源模块由LD抽运耦合器、双     

高功率掺镱双包层光纤激光器

简要地概述高功率双包层掺镱光纤激光器的基本原理和关键技术,介绍其在工业、通 信、医疗等领域的应用,并对国内外的近期进展作了综述。     

掺镱双包层光纤激光器理论研究

双包层光纤激光器是近年来新兴的一种高功率光纤激光器,它以高功率、窄线宽和可调谐等优点而倍受人们的青睐.本文在分析掺镱双包层光纤激光器基本结构的基础上,进行了相关实验方案设计,并结合有关文献对实验方案进行了分析论证,最后提出一种V型槽侧面泵浦的全光光纤激光器方案.     

掺镱全光纤激光器研究

用自制耦合器搭建了全光纤激光振荡器,通过不同的泵浦方式对全光纤激光器进行了实验研究。实验装置中加入包层光剥离器,纤芯/包层分别为20/400 μm的有源光纤作为增益光纤。实验中未加特定的冷却装置,选用2个110 W激光二极管分别进行前向和后向泵浦,在总泵浦功率223.6 W时,前向泵浦方式中获得激光功率输出152.2 W,光-光转换效率69%;后向泵浦方式中,激光功率输出156.5 W,光-光转换效率70%。最后,进行了双向泵浦实验,泵浦光功率443.8 W时,1080 nm近单模激光功率输出311 W,光-光转换效率70%。进一步增加泵浦功率,会获得更高功率的1080nm激光输出。     

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.     

损耗对掺镱双包层光纤激光器输出特性的影响

本文分析了损耗对线形腔掺镱双包层光纤激光器输出特性的影响。对有损耗的线形腔掺镱双包层光纤激光器输出特性进行了数值分析,(当考虑光纤损耗时)得出了泵浦功率和正反向激光功率在2 0米长光纤处有近2W降低(泵浦功率为2 0W时)的结论。同时,文中给出了有损耗时的输出功率与光纤长度、泵浦功率和后镜反射率R2 的关系曲线。     

光纤损耗和自发辐射对掺镱双包层光纤激光器的影响

本文主要从速率方程出发,分析了光纤损耗和自发辐射对线形腔掺镱双包层光纤激光器的影响.通过数值模拟,结果表明光纤损耗对激光阈值、激光增益、输出功率都有影响,而自发辐射主要对激光输出功率产生一定的影响.从而为光纤激光器的优化设计提供理论依据.     

掺镱多模双包层光纤激光器弯曲选模研究

为了使大芯径多模双包层光纤激光器实现基模输出以抑制高功率双层光纤激光器中的非线性效应,采用将大芯径的多模双包层光纤适当弯曲进行选模使双包层光纤激光器获得单模激光输出的方法,进行了理论分析和实验验证,取得了大芯径多模双包层光纤内包层折射率、纤芯半径、光纤内传输信号光波长、光纤弯曲半径等因素对弯曲损耗及激光器输出光场模式影响的数据,并采用国产掺镱多模双包层光纤进行了弯曲选模实验,实现了多模光纤激光器的单模输出.结果表明,激光器最大输出功率达9W,斜率效率达17.3%,输出为基模.这一结果对大芯径多模双包层光纤激光器的选模是有帮助的.     

弯曲的多模掺Yb3 + 双包层光纤激光器基模输出研究

将一段纤芯直径为28．6μm，数值孔径为0．10的掺Yb^3＋双包层光纤弯曲后可以得到基模激光输出，其输出最大功率为0．35W，中心波长为1073nm。实验结果和理论分析结果基本一致。     

全光纤化高功率线偏振掺镱脉冲光纤激光器

建立了双包层调Q光纤激光器的速率方程,并利用一个全光纤化的声光调Q光纤激光器作为种子源,双包层掺镱保偏光纤作为增益介质,研制了一个全光纤化的高功率线偏振掺镱脉冲光纤激光器。在泵浦功率38.4 W,偏振种子激光功率0.6 W,重复频率40 kHz,脉冲宽度为30 ns时,获得了偏振激光输出29.8 W,偏振消光比大于10 dB。在高功率输出时,激光光束质量因子（M2）达到了1.32。     

可调谐全正色散掺镱光纤激光器

利用相位长周期光纤光栅作为光谱滤波器,熔接于全正色散掺镱光纤激光系统中,从而实现了具有波长可调谐的连续激光输出和被动锁模激光脉冲输出,可调谐激光波长范围分别为11.4 nm和10.5 nm.通过调节偏振片改变激光腔内的偏振状态,输出锁模脉冲实现脉冲宽度的可调谐,其调谐范围为3.6~1.2 ns.在530 mW的最大泵浦功率下,得到了重复频率为2.5 MHz、最大单脉冲能量为38.9 nJ的锁模脉冲输出和最大输出功率为124 mW的连续激光输出.     

高功率光纤激光器的残留包层光滤除研究

为了提高大功率双包层光纤激光器的光束质量、光谱特性以及光纤系统的稳定性,设计了一种用于滤除光纤内包层残留光的新型高功率包层光滤除器。采用蒙特卡洛算法以及光线轨迹追踪法对包层光滤除器进行了数值计算,评估包层光滤除器的滤除能力,并借助计算流体力学软件ANSYS,分析包层光滤除器的温度场分布。结果表明,优化级联结构后的包层光滤除器的滤除效果达到16.7dB,降低了包层光滤除器的热点温度,在600W的输入功率下,热点温度降低了20.8℃,实现了包层光功率的均匀滤除;在滤除功率达到千瓦量级时,该包层光滤除器仍能够稳定工作在70℃以内,满足大功率光纤激光器系统稳定运行的要求。     

全光纤结构超短脉冲超连续谱的产生及其特性研究

超连续光谱以其光谱范围宽、平坦度好、空间相干度高和可实现的较高功率,被广泛应用于相干成像技术、光谱分析、干涉测量等诸多领域.理论上超连续光谱可由超短脉冲通过高非线性介质来实现,期间伴随着自相位调制(SPM)、受激拉曼散射(SRS)、四波混频效应(FWM).随着光纤技术的发展,利用峰值功率高、光光转换效率高、体积小、结构紧凑的掺Yb超短脉冲光纤激光器作为泵浦源,高非线性的光子晶体光纤作为非线性介质来产生超连续光谱.采用主振荡功率放大结构(MOPA),自行搭建了全光纤锁模脉冲放大器,并通过熔接的方式将其耦合进入长为10 m、零色散点为1 040 nm的光子晶体光纤,在对熔接过程中放电时间、放电间隔、熔接损耗等参数进行优化后,获得了8.14 W的超连续光谱.     

高能束熔覆技术的研究现状及发展趋势

综述了高能束熔覆技术的研究现状,提出了高能束熔覆技术领域存在的主要问题及解决途径,并指出高能束熔覆技术的发展趋势。     

新型全光纤结构双包层光纤激光器

基于对双包层光纤的内包层结构、掺杂浓度、剖面折射率分布、外包层的背底损耗等因素对泵浦光吸收效率的影响进行分析的基础上,对掺Yb3 双包层光纤内包层直径对泵浦光的吸收长度和泵浦效率进行了理论模拟.采用半导体激光二极管光纤模块作为泵浦源,采用梅花瓣型双包层光纤与光纤光栅元件连接制作了全光纤结构的光纤激光器,实验获得了6.02W单模光纤激光器,中心波长为1080nm,半高宽为0.11nm,斜率效率为1.7W/A.     

光纤激光器中包层光滤除器的研究进展

包层光滤除器对高功率光纤激光器系统的作用非常重要,影响着输出激光的光束质量和单色性,包层光滤除器是光纤激光器产品化的核心元器件。本文简述了光纤激光器包层光滤除器的工作原理,总结了几种包层光滤除器的结构和工作性能,分析了其优缺点,对包层光滤除器的研究方向具有一定的指导意义。     

单模光纤激光准直仪的研制

本文在简要分析影响激光准直精度主要因素的基础上,介绍了单模光纤激光准直仪的原理及其软硬件设计,给出了准直仪在不同距离下的漂移实验.实验表明:研制的准直仪在20m范围内1个小时内的相对漂移值小于2×10-6.     

高功率光纤激光器光纤器件封装应力影响研究

高功率激光器无源器件制作过程中封装不当引入的应力,会导致信号光光束质量劣化和光纤温升,为了解决此问题,理论分析了光纤形变对信号光模式分布的影响,利用有限元方法建立包层光导致光纤发热模型,实验研究了不同封装方式对光纤发热情况和信号光光束质量的影响。实验表明,应力导致的光纤形变会造成信号光M2值在受力方向上略微变小而其垂直方向上变大,在输出100 W信号光时,施加应力导致的M2值的变化最高为0.39,与仿真结果相符。在光纤温升方面,相比于使用硬质胶水带来的12 ℃温升,使用硅橡胶封装的剥离器将温升控制在5 ℃以内,且其封装应力引入的M2值的变化在0.05以内。     

Influence of bending diameter on output capability of multimode fiber laser

The output capability of large mode area (LMA) multimode fiber laser depends on the fiber bending. To study the relationship, the output capability of multimode fiber laser was measured under various bending diameters, and it was also theoretically calculated. Measured respectively were the beam quality factor M2, by means of knife edge for the different bending diameters of LMA fiber, and the slope efficiency. When the bending diameters 285, 195 and 130 mm were used, zthe corresponding beam quality factors were 2.88, 1.82and 1.67 with the slope efficiency at 39%, 35% and 34%,respectively. In addition, for the LMA multimode fiber used in the experiment, losses of different modes were calculated theoretically under various bending diameters.The experimental results correspond to the calculated results.     

高功率光纤激光空间拼接的研究进展

鉴于当前光纤激光空间拼接的研究成果,归纳出3种不同的拼接类型:利用转向镜的拼接、利用合束器的拼接和利用凹面光栅的拼接.对于每一种拼接方案,本文详细介绍了其实现的原理以及所采用的技术手段,并呈现了这些拼接方案所取得的阶段性成果.