双向级联泵浦部分掺杂光纤实现近8 kW高光束质量激光输出

<正>近年来,级联泵浦方案由于泵浦亮度高、量子亏损小、热管理方便等优势,成为了实现高功率光纤激光输出的重要技术手段。当前常用的级联泵浦源工作波长多为1018 nm,由于掺镱光纤在该波长处的吸收较弱,往往需要使用较长的光纤以实现充分的泵浦吸收,而长光纤导致激光器的受激拉曼散射阈值较低,限制了功率的进一步提升。2021年,国防科技大学报道了基于前向级联泵浦的部分掺杂光纤(confined-doped fiber, CDF)激光放大器并实现了7 kW的高光束质量激光输出,     

国产部分掺杂光纤实现7 kW高光束质量激光输出

<正>掺镱光纤激光器具有输出功率高、光束质量好、系统结构紧凑、热管理方便等优势,在工业加工、国防等领域获得了广泛应用。随着光纤激光器输出功率的提升,光纤中的非线性效应逐渐成为功率提升的限制因素。尽管采用大模场光纤可有效提升非线性效应的阈值,但也会带来模式不稳定阈值下降、光束质量退化等问题。     

双向同带泵浦光纤激光实现大于6 kW的近单模输出

高功率光纤激光器具有电光效率高、光束质量好、结构紧凑、可柔性操作等特点,已经在多个领域得到广泛应用.同带泵浦具有泵浦亮度高、热管理方便等优势,是实现高功率高光束质量光纤激光器的有效途径.2010年,IPG公司利用同带泵浦技术实现了10 kW单模光纤激光输出,并于2012年进一步将功率提升至20 kW.自此同带泵浦成为国内外高功率光纤激光领域的研究热点.     

用于10 kW级高光束质量激光输出的国产部分掺杂光纤北大核心CSCD

当前光纤激光功率提升受限于模式不稳定效应及非线性效应,为了克服上述功率提升限制因素,自主设计并研制了大模场部分掺杂光纤。最终,采用自研部分掺杂光纤及后向级联泵浦方案,成功实现了10.1 kW的光纤激光输出,对应的光束质量因子(M2)为2.16。     

6kW超荧光光纤光源

由于自激振荡的限制，单级超荧光光纤光源的功率提升十分困难，目前仅达到百瓦量级。基于主振荡功率放大（MOPA）方案，使用1018 nm光纤激光级联泵浦1080 nm波段的超荧光，实现了6.2 kW高功率输出。最高功率下的光光转换效率为81.5%，没有出现横模不稳定（TMI），功率提升受限于受激拉曼散射（SRS）。