国产锥形光纤实现4.2kW近单模窄线宽激光

<正>近年来,高功率窄线宽光纤激光在非线性频率变换、光束合成等领域有广泛的应用需求。受限于非线性效应[受激拉曼散射（SRS）和受激布里渊散射（SBS）]和模式不稳定（TMI）效应等,目前基于常规商用大模场光纤实现了最高5kW级的窄线宽掺镱光纤激光输出。纤芯直径沿光纤纵向变化的锥形光纤逐渐被用于高功率光纤激光器中,在抑制非线性效应、保持光束质量等方面展现了优势。目前,基于锥形光纤实现了最高5kW级的宽谱光纤激光输出。     

窄线宽光纤激光突破4kW近单模输出

高功率窄线宽光纤激光在光束合成、非线性频率变换等领域具有重要应用需求,近年来成为激光技术领域的研究热点.目前,已有多家单位报道了千瓦级(以上)量级的高功率窄线宽光纤激光.2016年,笔者所在课题组基于半导体直接泵浦方案实现了1.89 kW线偏振窄线宽激光输出,偏振消光比为15.5 dB,3dB激光线宽为45 GHz;2...     

基于简单MOPA结构实现3.78kW全光纤窄线宽激光输出

<正>高功率窄线宽光纤激光器在非线性频率转换、光谱合成、相干合成等方面有着重要的应用前景。但与宽谱光纤激光器相比,在功率放大过程中,窄线宽光纤激光器的受激拉曼散射（SRS）、受激布里渊散射（SBS）以及横模不稳定（transverse mode instability,TMI）等非线性效应的阈值更低,这些效应的影响也更大。目前,窄线宽光纤激光功率放大主要有两种方案：单频相位调制种子放大和单级振荡器种子放大。单频相位调制种子放大结构中种子激光的时域特性及其在放大过程中的线宽保持较好,是目前的主流方案。     

4路高功率窄线宽、线偏振光纤放大器相干偏振合成实现5kW级高亮度激光输出

<正>受限于非线性效应、热效应、模式不稳定等多种因素,单路光纤激光亮度的提升存在较大的技术挑战。相干偏振合成技术有望克服单路光纤激光亮度提升瓶颈,实现更高亮度的激光输出。理论上,随着合成路数的增加,相干偏振合成技术可实现亮度的成倍提升。然而,该合成技术对光源特性(模式、偏振、谱线)、合成元件特性(动态抖动、热像差)、相位控制系统锁相残差等因素均提出了严格要求,研制难度大。2016年初,本课题组在单路窄线宽、线偏振光纤激光技术方面取得突破,实现了2kW级窄线宽、近衍射     

3.5kW窄线宽全光纤激光放大器

正窄线宽高功率光纤激光器在相干合成及光谱合成等国防与工业领域有着广泛的应用。最近,中国工程物理研究院应用电子学研究所基于25/400μm光纤,采用双端抽运及高功率种子注入等手段控制放大过程中的模式不稳定(MI)效应,利用基于白噪     

线偏振窄线宽单模光纤放大器实现2.43kW的功率输出

正线偏振窄线宽光纤放大器在非线性频率变换和光束合成等领域有着广泛的应用。目前,非线偏振窄线宽光纤放大器的输出功率已经突破4kW。相对于非保偏光纤,保偏光纤中的非线性效应更强,且模式不稳定(TMI)阈值更低。因此,基于保偏光纤实现高功率全光纤线偏振激光输出更具挑战性。目前,国际上公开报道的全光纤线偏振窄线宽放大器的输出功率大多为1.5kW左右。2015年11月,国防科技大学利用三级级联相位调制方案,实现了1.89kW的线偏振窄线宽激光输出,但是由于TMI的存在,输出功率的进一步提升受到限制。     

10 GHz窄线宽线偏振近单模全光纤激光器实现5 kW功率输出

<正>受非线性效应、热透镜、材料损伤等各种物理因素的限制,近单模光纤激光器的输出功率存在物理极限。自美国IPG公司2013年实现20 kW近单模光纤激光输出以来,功率没有进一步提升。多路近单模光纤激光的相干合成是提升其输出功率的一种有效技术途径,同时还可以保持良好的光束质量。但相干合成系统需要单路光纤激光具有窄线宽、线偏振、高光束质量等特性。除了相干合成外,窄线宽线偏振激光器还在光谱合成、非线性频率变换、引力波测量等领域中具有重要应用。     

保偏光纤饱和吸收体单频窄线宽光纤激光器

研制了一种基于保偏(PM)光纤可饱和吸收体结合光纤光栅Fabry-Perot(FBG F-P)标准具的单频窄线宽光纤激光器.该激光器以高增益掺Er3+光纤(EDF)作为增益介质,采用行波环形腔消除空间烧空效应,并结合FBG F-P标准具选模,实现激光器单频运转.用一段PM EDF作为可饱和吸收体抑制跳模,以获得高效、稳...     

国产双锥形光纤实现4kW单模激光输出

基于自主研制的双锥形掺镱双包层光纤,开展了全光纤高功率光纤激光放大实验。激光系统实现了中心波长为1080 nm、最高功率为4 kW的单模激光输出,其光光效率和斜率效率分别为82%和83%,质量因子(M²)为1.33,拉曼抑制比为44 dB。实验结果表明,双锥形光纤具有同时提高非线性效应和模式不稳定性效应阈值的优势,有利于进一步提升高光束质量光纤激光器的输出功率。     

可调谐染料激光的窄谱宽输出

前言 可调谐染料激光器已被广泛地应用于激光光谱学、激光化学、同位素分离、医学和生物学等领域。在全息技术、光通讯、军事等方面染料激光器的应用也在不断扩大。在上述的许多应用中都要求有高的分辨率,而分辨率与激光输出的谱线宽度成反比。因而,如何压窄激光谱线宽度以达到提高分辨率是个很重要的课题。 使用棱镜扩束器的脉冲染料激光器,其优点是光学元件比较经济,准直容易,系统紧凑。适当地选择不同折射率的棱镜及其角度,可使染料激光输     

6.7 kW全国产化窄线宽三包层光纤激光器

为了实现高功率光纤激光的窄线宽输出,研究了基于大模场三包层掺镱光纤（LMA-YTF）高功率窄线宽光纤激光的热效应和四波混频(FWM)效应。基于FWM效应模型,仿真分析了大模场三包层光纤(LMA-TCF)放大器光谱展宽的影响因素。建立了LMA-YTF的热分布模型,分析了大模场三包层光纤(LMA-YTF)中第二包层功率占比对光纤温度以及泵浦功率上限的影响,讨论了聚合物涂层导热系数和外部温度对光纤温度的影响,实验对比了不同反向合束器的泵浦功率上限,结果表明第二包层功率占比低的(6+1)×1合束器比(9+1)×1合束器拥有更高的泵浦功率上限。基于全国产化器件搭建了一台三包层光纤激光器,实现了输出功率6.7 kW、3 dB线宽为0.32 nm的激光输出。     

双光纤光栅法-珀腔可调谐窄线宽激光器

基于游标原理,利用一对自由谱宽(FSR)略有不同的光纤布喇格光栅法布里-珀罗腔(FBG-FP)作为模式选择器件,设计了一种新颖的环形腔光纤激光器。从理论和实验上研究了该激光器的特性。通过对可调谐FBG-FP应力调谐,在1552.240～1552.912 nm范围内,以96 pm为平均间距,获得了8个由固定FBG-FP的透射谱所确定的窄线宽稳定激光输出。8个输出波长的平均功率为-17.66 dBm,波动在0.7 dB范围内。当泵浦光的功率为95 mW的时候,输出信号的信噪比均大于50 dB。实验上每隔1 min用光谱分析仪(OSA)对输出光波长自动扫描,记录的输出光波长漂移在数皮米范围内,且功率的波动小于0.1 dB。这种可调谐的窄线宽光纤激光器在光纤通信和光纤传感方面有潜在的应用价值。     

高功率窄线宽光纤激光的研究进展与发展趋势

高功率窄线宽光纤激光器具有光束质量好、结构紧凑等优点,在相干合成、光谱合成以及非线性频率变换等领域具有广泛的应用前景,基于窄线宽光纤激光相干合成、光谱合成的激光系统性能指标已经超越单束激光的最高性能,基于窄线宽光纤激光非线性频率变换的激光也实现了同类波段激光的最高性能。分析窄线宽光纤激光功率提升同时保持光束质量过程中产生的物理机制和面临的技术挑战,详细介绍学校课题组在高功率窄线宽光纤激光方面取得的代表性成果,特别是高光束质量的7 kW级非线偏振窄线宽激光和5 kW级线偏振窄线宽激光,不仅是同类激光的最高功率值,也逼近了同等条件下非窄线宽光纤激光的功率极限。根据近年来理论研究和技术攻关结果,结合国内外研究现状,对高功率窄线宽光纤激光未来几个发展趋势进行预判。     

1120nm窄线宽掺镱光纤激光器

为了获得窄线宽、高功率、长波长(相对于1030nm~1080nm)的1120nm光纤激光器,采用普通单模掺镱光纤和一对光纤布喇格光栅构建了该光纤激光器的谐振腔,为保证抽运光的完全吸收和避免非线性效应,对有源光纤的最佳长度进行了理论分析和实验验证。结果表明,激光器的阈值抽运功率为40mW、注入抽运功率为265mW时,激光器输出信号光功率35mW,光光转换效率为13.2%,激光器中心波长为1120.9nm,输出激光的谱线宽度为0.03nm。这种激光器的获得是因为采用了高反射率耦合输出光纤布喇格光栅、短谐振腔结构和低功率运转状态。该激光器可作为种子光注入光纤放大器。     

A widely tunable narrow linewidth semiconductor fiber ring laser

We have demonstrated a novel approach to obtain a 0.1-nm line width laser with 38-dB sidemode suppression by utilizing a 1.3-μm semiconductor optical amplifier in a fiber unidirectional ring that consists of a linear polarizer and polarization controllers. The laser has a low-threshold current of 22.5 mA as well as a wide tuning range of 28 nm. The new approach is applicable to the 1.55-μm region as well. It is expected that nanosecond wavelength tuning speed is feasible using this approach in conjunction with fast electrooptic polarization controllers, short cavities and low-cavity losses     

F-P腔锁频压窄窄线宽激光器输出波长精度测试

基于谐振式光纤陀螺系统要求窄线宽、高稳定性激光输出以满足谐振信号频差检测要求,设计了两种不同光路锁频系统并搭建了测试平台,利用波长计实时监控窄线宽激光器锁频前后两种状态下波长的变化情况。对方案二设置两种不同的仪器锁频参数,分别对激光器输出波长的锁频精度进行监控分析,得到不同设置参数可导致锁频精度降低1倍。两种方案测试结果均为锁频后的激光波长变化幅度仅为锁频前的0.2倍,且曲线频率变化光滑平缓,很大程度地压窄了窄线宽激光器输出波长变化幅度,波长变化稳定性得到了很大改善,提高了锁定信息反馈的实时性。进一步实施窄线宽激光谱线的压窄以及PI电路对窄线宽激光频率的有效快速跟踪锁定提供技术支撑。     

High efficient and narrow linewidth fiber laser based on fiber grating Fabry-Perot cavity

A high Er3+-doped narrow linewidth fiber laser based on fiber Bragg grating Fabry-Perot cavity was demonstrated. The spatial hole burning effect was restrained by a fiber Faraday rotator. Two short fiber Bragg grating Fabry-Perot cavities as narrow bandwidth filters discriminated and selected laser longitudinal modes efficiently. A stable single-frequency 1534.83 nm laser was acquired. Pumped by two 976 nm laser diodes and two-ended output, the fiber laser exhibited a 12 mW threshold. Total 39.5 mW output power and one end 22 mW output power were obtained at the maximum 145 mW pump power. Optical-optical efficiency was 27% and slope efficiency was 29.7%. The output power seemed to be saturated when pump power increased. The 3 dB linewidth of the laser was less than 7.5 kHz, measured by the delayed self-heterodyne method with 15 km monomode fiber. The high power narrow linewidth fiber laser can be used in high resolution fiber sensor systems.     

一种新颖的自反馈光注入单频窄线宽光纤激光器

报道一种基于自反馈光注入的单频窄线宽光纤激光器。激光器采用线形腔结构,用高掺杂Er3+光纤作为增益介质,利用输出信号光分束反馈与腔内振荡激光干涉,形成折射率光栅与增益光栅共同作用选择纵模,获得稳定的1 549.85 nm单频窄线宽激光输出。在975 nm单模激光二极管(LD)抽运下,激光器的抽运阈值光功率为13 mW。当抽运光功率为112 mW时,最大输出信号光功率为30.6 mW,对应的光-光转换效率为27.3%,斜率效率为30.2%,信噪比大于50 dB。采用延时自外差方法测量线宽,当使用30 km单模光纤延迟线时,测量得到激光器的3 dB线宽为4.0 kHz。     

Tunable and narrow linewidth multi-wavelength Brill- ouin-erbium fiber laser using dual-wavelength pumping

We demonstrate a multi-wavelength Brillouin-erbium fiber laser (BEFL) with narrow linewidth and tunable wavelength interval using dual-wavelength Brillouin pumping. The generation of multi-wavelength output in BEFL is based on the combination of stimulated Brillouin scattering (SBS) and four-wave mixing (FWM) effect in a fiber cavity. The tunable wavelength interval is determined by the artificially controlled wavelength interval of the pumping lasers. The BEFL could compress a 1 MHz pump laser to a 340 Hz Brillouin Stokes laser, which proves the BEFL has excellent capability of linewidth compression. An erbium-doped fiber pumped by 980 nm laser is inserted into the cavity to further amplify the Brillouin laser. The wideband multi-wavelength BEFL covering over 50 nm is successfully generated when the 980 nm pump power is 400 mW. These features of multi-wavelength BEFL provide an effective method for optical communication systems and optical fiber sensing.