2.62 kW,30 GHz窄线宽线偏振近衍射极限全光纤激光器 下载: 1271次
采用多路光纤激光进行光谱合成(SBC)或相干合成(CBC)可以在保持良好光束质量的同时提升激光器系统的输出功率[1-2]。高功率全光纤窄线宽线偏振激光器在SBC和CBC中发挥着独特的作用。尤其是对于CBC系统,不仅要求光纤激光器输出为线偏振,而且对激光器的线宽有着较为严苛的要求,线宽越窄,对应的相干长度越长,越有利于对光程进行精确控制。不同于其他类型的窄线宽光纤种子源(如单频[3]、光纤振荡[4]、超荧光[5]等种子源),基于单频相位调制的种子源具有受激布里渊散射(SBS)及受激拉曼散射(SRS)阈值高、线宽在放大过程中保持不变等优点[6]。到目前为止,基于单频相位调制的窄线宽非保偏近衍射极限全光纤激光器已经实现了3 kW(48 GHz) [7]和3.7 kW(80 GHz) [6]输出。然而,相比于非保偏光纤激光器,窄线宽保偏光纤激光器具有更低的SBS和模式不稳定(MI)阈值,实现高功率输出更为困难。2017年,国防科技大学实现了2.43 kW的全光纤窄线宽线偏振激光输出,线宽为68 GHz(相干长度只有0.44 cm) [8]。2018年,美国IPG公司实现了2 kW全光纤窄线宽线偏振激光输出,线宽为30 GHz (0.11 nm,相干长度1 cm),光束质量因子M2约为1.1,功率的继续提升会受限于MI效应[9]。2019年,中国工程物理研究院应用电子学研究所采用白噪声(WNS)相位调制技术实现了1.5 kW全光纤线偏振激光输出,线宽为13 GHz(0.05 nm,相干长度2.3 cm),M2约为1.14,功率的继续提升会受限于自脉冲及SBS效应[10]。
最近,中国工程物理研究院应用电子学研究所基于WNS相位调制进一步优化光谱线宽,基于反向抽运结构(反向比正向抽运具有更高的SBS及自脉冲阈值[10]),采用全光纤结构实现了2.62 kW近衍射极限线偏振激光输出。基于单频激光相位调制的保偏全光纤放大器结构如
保偏主放大器输出功率的测试结果如
[1] 柏刚, 杨依枫, 晋云霞, 等. 光谱合成激光光束特性的研究进展[J]. 激光与光电子学进展, 2019, 56(4): 040004.
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[7] 查从文, 李腾龙, 孙殷宏, 等. 3.5 kW窄线宽全光纤激光放大器[J]. 中国激光, 2018, 45(5): 0515001.
[9] Platonov N, Yagodkin R. Cruz J D L, et al. Up to 2.5-kW on non-PM fiber and 2.0-kW linear polarized on PM fiber narrow linewidth CW diffraction-limited fiber amplifiers in all-fiber format[J]. Proceedings of SPIE, 2018, 10512: 105120E.
[10] Chang Z, Wang Y S, Sun Y H, et al. 1.5 kW polarization-maintained Yb-doped amplifier with 13 GHz linewidth by suppressing the self-pulsing and stimulated Brillouin scattering[J]. Applied Optics, 2019, 58(23): 6419-6425.
王岩山, 马毅, 孙殷宏, 王珏, 常哲, 彭万敬, 杨小波, 朱日宏, 张凯, 唐淳. 2.62 kW,30 GHz窄线宽线偏振近衍射极限全光纤激光器[J]. 中国激光, 2019, 46(12): 1215001. Yanshan Wang, Yi Ma, Yinhong Sun, Jue Wang, Zhe Chang, Wanjing Peng, Xiaobo Yang, Rihong Zhu, Kai Zhang, Chun Tang. 2.62-kW, 30-GHz Linearly Polarized All-Fiber Laser with Narrow Linewidth and Near-Diffraction-Limit Beam Quality[J]. Chinese Journal of Lasers, 2019, 46(12): 1215001.