阳优司 1李丹 1,*吉恩才 2,**纪孝峰 3,***[ ... ]肖起榕 1
作者单位
摘要
1 清华大学精密仪器系光子测控技术教育部重点实验室,北京 100084
2 密尔医疗科技(深圳)有限公司,广东 深圳 518000
3 福建医科大学附属三明第一医院,福建 福州 365000
4 莱凯医疗器械(北京)有限公司,北京 101300
激光自诞生以来就在众多领域中有着广泛应用,激光碎石技术就是其中之一。相比目前激光碎石技术的“金标准”钬激光器,掺铥碎石光纤激光器在近些年不断发展,而且逐步被证明可实现更快的碎石速率与粉末化碎石、产生较小的碎石反推力、允许更高的液体灌溉速率等手术优点,同时整机系统支持免水冷工作、高电光效率运转、全光纤高效耦合以及大幅度体积缩减,因此受到了越来越多的关注。本文从连续性、准连续型和纳秒短脉冲型掺铥光纤激光器三个角度出发,详细总结了掺铥光纤激光器的部分重要研究进展及其在碎石领域的研究,介绍了掺铥光纤激光器用于碎石的优势与原理,并展望了未来研究的方向和挑战。
激光器 掺铥光纤激光器 掺铥连续光纤激光器 掺铥准连续光纤激光器 掺铥纳秒短脉冲激光器 掺铥激光碎石 
激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1500007
闫平 1,2,*吴与伦 1,2李丹 1,2王祎 3[ ... ]巩马理 1,2
作者单位
摘要
1 清华大学精密仪器系光子测控技术教育部重点实验室,北京 100084
2 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室,北京 100084
3 清华大学未央书院,北京 100084
线偏振光纤激光器相比于随机偏振光纤激光器,在相干探测、相干合成、偏振合成及非线性频率变换等方面有广泛的应用,因此近年来受到特别关注。本文先对近几年国内外的线偏振光纤激光器研究成果进行简要总结,再针对该类激光器的偏振控制技术、光谱控制技术及光束质量控制技术进行归纳和评述。
线偏振光纤激光器 偏振消光比 掺镱光纤 光谱控制 光束质量 
光学学报
2023, 43(15): 1514001
Jiading Tian 1,2Zehui Wang 3Qirong Xiao 1,2,*Dan Li 1,2[ ... ]Mali Gong 1,2
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Precision Instrument, Ministry of Education Key Laboratory of Photonic Control Technology, Tsinghua University, Beijing 100084, China
2 Department of Precision Instrument, State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments, Tsinghua University, Beijing 100084, China
3 Department of Laser Equipment, Jiangsu Shuguang Photoelectric Co., Ltd., Yangzhou 225009, China
Fiber fuse effect can occur spontaneously and propagate along optical fibers to cause widespread damage; it threatens all applications involving optical fibers. This paper presents two results. First, it establishes that the initiation of fiber fuse (IFF) in silica fibers is caused by virtual-defect-induced absorption. Critical temperatures and critical optical powers for IFF are simulated for the first time using a 3D solid-state heat transfer model with heat source generated by the virtual-defect-induced absorption. In this method, formation energies of the virtual defects can be uniquely determined, which offers critical information on the chemical reasons for fiber fuse. Second, this paper offers a method to evaluate operating temperatures of fiber lasers. General analytical solutions of the operating temperatures along gain fibers are deduced. Results of 976-nm laser-diode-pumped and 1018-nm tandem-pumped ytterbium-doped fiber (YDF) amplifiers using 10/130-μm YDFs are calculated. Potential limits caused by fiber fuse are discussed.
Photonics Research
2022, 10(11): 2513
肖起榕 1,2田佳丁 1,2李丹 1,2齐天澄 1,2[ ... ]巩马理 1,2
作者单位
摘要
1 清华大学精密仪器系光子测控技术教育部重点实验室, 北京 100084
2 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
级联泵浦的高功率掺镱光纤激光器在近年快速发展,已经成为获取具有优异光谱特性、高亮度、高功率激光光束的重要技术途径。以高功率1018 nm光纤激光器为代表的高亮度级联泵浦激光源的研究和应用,给包括传统波长掺镱光纤激光、高功率随机光纤激光、拉曼光纤激光在内的众多高功率光纤激光领域带来突破性的性能提升。本文总结回顾了级联泵浦高功率掺镱光纤激光器的最新研究进展,介绍了当前实现高性能输出的级联泵浦高功率光纤激光所应用的主要关键技术,并展望了未来研究的方向和挑战。
激光器 高功率光纤激光器 级联泵浦 1018 nm光纤激光器 随机光纤激光 拉曼光纤激光 
中国激光
2021, 48(15): 1501004
田佳丁 1,2肖起榕 1,2,*李丹 1,2张政 1,2[ ... ]巩马理 1,2
作者单位
摘要
1 清华大学精密仪器系光子测控技术教育部重点实验室, 北京 100084
2 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
光纤熔丝损伤是一种发生在正在传光的光纤中的链式损伤效应,从1987年首次被发现至今,已在几乎所有类型的光纤中被观察到。它具有类似燃烧的导火索的外观,可以在条件合适时自发发生,并沿着光纤正在传光的反方向快速传播至整个系统,不可逆地毁坏其经过的光纤组件,因而对光纤系统,特别是高功率光纤激光器,构成严重威胁。本文结合作者团队对于光纤熔丝损伤效应十余年的观测和研究,全面回顾了有关光纤熔丝损伤效应的历史和最新研究进展,介绍了目前已知的光纤熔丝损伤关键物理过程、预防和阻断方法,以及光纤熔丝损伤本身的应用,并展望了未来相关研究的热点方向和重点问题。
激光光学 光纤熔丝损伤 高功率光纤激光 损伤预防监测和阻断传播 光纤内微腔 光纤传感 
中国激光
2021, 48(15): 1501005
张磊 1,*楼风光 1王孟 1于春雷 1,3[ ... ]巩马理 2
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海 201800
2 清华大学精密仪器系, 北京 100084
3 国科大杭州高等研究院, 浙江 杭州 310024
同带泵浦是提升单纤输出能力的有效手段。在传统双包层光纤研究的基础上,为了进一步提高涂覆层的耐受性,本课题组制备了适用于同带泵浦的三包层大模场掺镱光纤,使大部分泵浦光束缚在含氟石英层内传输,大大减轻了泵浦光对低折射率涂层的冲击。基于所研制的三包层光纤搭建了全光纤化主控振荡功率放大器,实现了9010 W激光输出,激光中心波长为1080 nm,斜率效率为80.5%。三包层光纤的使用对万瓦级以上高功率激光光纤的长期可靠运行具有重要意义。
光纤光学 掺镱光纤 三包层光纤 同带泵浦 主振荡功率放大器 
中国激光
2021, 48(13): 1315001
林傲祥 1,*肖起榕 2,**倪力 1李丹 2[ ... ]巩马理 2
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院化工材料研究所, 四川 绵阳 621900
2 清华大学精密仪器系, 北京 100084
中国激光
2021, 48(9): 0916003
作者单位
摘要
1 中国科学院大学,北京 100190;中国科学院 电工研究所,北京 100190;中国科学院 电力电子与电力驱动重点实验室,北京 100190
2 中国科学院 电工研究所,北京 100190;中国科学院 电力电子与电力驱动重点实验室,北京 100190
在脉冲大电流直线驱动装置中,电枢和轨道的接触状态会改变电枢起动特性,而电枢起动过程将直接影响整个发射系统的效率和寿命,因此有必要对电枢起始阶段的滑动接触状态进行研究。搭建发射实验平台,通过高速相机观察电枢起动状态,并结合有限元软件 ANSYS,对电枢的预紧力、初始接触状态以及电磁压力、电流密度进行仿真分析,研究电枢表面形貌对电枢起动的影响。结论表明:开槽电枢增加了电枢本身的柔顺性,使得预紧力增大,同时由于电流趋肤效应使得电流密度分布更加均匀,从而电磁压力增大,电枢起动变慢,接触电阻变小。实验和仿真结果对于改善电枢起动过程的接触状态,减轻烧蚀具有重要意义。
枢轨接触状态 电枢起动 电枢表面形貌 高速相机 有限元仿真 armature-rail contact state armature startup armature surface morphology high-speed camera finite element simulation 
强激光与粒子束
2020, 32(5): 055003
作者单位
摘要
中国科学院 电工研究所,北京 100080
为揭示液体电介质击穿过程中形成的气体放电通道对液体电介质放电过程的影响,以针—板电极间隙变压器油为研究对象,基于等离子体流体力学模型,引入了液体电介质放电过程中气相放电通道对电离机制及自由电荷迁移率的影响,建立了用于模拟脉冲电压下液体电介质放电过程的两相流体模型,仿真研究了纳秒脉冲下针板电极流注放电的起始与发展过程。仿真结果表明:采用Heaviside方程可以在模型的不同区域同时实现气相物理过程和液相物理过程的模拟与计算。气相物理过程的引入导致流注尾部电场显著降低,流注头部电场进一步增强,使流注通道的发展速度要高于传统液相模型,有助于加深对纳秒脉冲下液体电介质中预击穿流注的起始、发展过程的认识和理解。
纳秒脉冲 变压器油 流注 空间电荷 气液两相 nanosecond impulse transformer oil streamer space charge density liquid-gas phase 
强激光与粒子束
2020, 32(2): 025011
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments & Key Laboratory of Photonics Control Technology of the Ministry of Education, Tsinghua University, Beijing 100084, China
In this paper, we reported both the experimental demonstration and theoretical analysis of a Raman fiber laser based on a master oscillator–power amplifier configuration. The Raman fiber laser adopted the dual-wavelength bidirectional pumping configuration, utilizing 976 nm laser diodes and 1018 nm fiber lasers as the pump sources. A 60-m-long $25/400~\unicode[STIX]{x03BC}\text{m}$ ytterbium-doped fiber was used to convert the power from 1070 to 1124 nm, realizing a maximum power output of 3.7 kW with a 3 dB spectral width of 6.8 nm. Moreover, we developed a multi-frequency model taking into consideration the Raman gain spectrum and amplified spontaneous emission. The calculated spectral broadening of both the forward and backward laser was in good agreement with the experimental results. Finally, a 1.5 kW, 1183 nm second-order Raman fiber laser was further experimentally demonstrated by the addition of a 70-m-long germanium-doped passive fiber.
fiber laser fiber optics amplifiers and oscillators Raman laser 
High Power Laser Science and Engineering
2019, 7(1): 010000e5

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