1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川 成都 621001
2 北京应用物理与计算数学研究所，北京 100088
强激光与粒子束
2022, 34(5): 051002
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Key Laboratory of All Solid-State Laser and Applied Techniques, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Institute of Applied Physics and Computational Mathematics, Beijing 100088, China
4 Key Laboratory of Science and Technology on High Energy Laser, CAEP, Mianyang 621900, China
A low-threshold Raman effect in a kilowatt ytterbium-doped narrowband fiber amplifier system is reported. The Raman Stokes light at 1120 nm is achieved with the total output power of only ～400 W, indicating that the Raman threshold of this kilowatt codirectional pumped continuous wave fiber amplifier is much lower than the predicted value estimated by the classic formula. To figure out the mechanism of this phenomenon, simulations based on the general stimulated Raman scattering (SRS) model are analyzed indicating that the key factor is the coupling between four-wave mixing (FWM) and SRS. The simulation results are in good agreement with our experiments.
190.0190 Nonlinear optics 140.3510 Lasers, fiber 190.5650 Raman effect 190.4380 Nonlinear optics, four-wave mixing Chinese Optics Letters
2016, 14(1): 011901
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
3 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
4 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
5 清华大学工程物理系, 北京 100084
理论和实验研究了一种基于双多层电介质膜(MLD)光栅色散补偿构型设计的光谱合成激光器，该激光器既实现了多路光纤激光高光束质量共孔径光谱合成输出，也降低了单路光纤激光的线宽要求。优化了该激光器的光束质量退化分析模型，分析了激光波长、光栅色散和光谱结构对光谱合成输出光束质量的影响，实验研究了不同功率水平下的光谱合成输出光束质量变化特性，获得了最大输出功率为9.6 kW的高光束质量共孔径合成输出，光束质量M2为2.9，合成效率达到92.0%。通过进一步压缩每路光纤激光的线宽并提升其功率或增加合成路数，可以获得更高功率和更高光束质量水平的共孔径激光输出。
激光器 光纤激光器 光谱合成 双光栅 高光束质量
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
3 中国工程物理研究院研究生部, 北京 100088
4 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
5 清华大学工程物理系, 北京 100084
基于掺镱光纤激光放大器理论模型，分析了掺镱光纤激光放大器中心波长和增益光纤长度等因素对放大发光辐射（ASE）的影响。根据计算结果，优化了1030 nm窄线宽光纤激光放大器设计参数。采用主振荡功率放大结构，搭建了基于窄带种子源一级放大器的实验装置,使用25 μm/400 μm（纤芯直径/包层直径）掺镱光纤实现了中心波长1030 nm、3 dB线宽0.072 nm、最高功率1.01 kW的连续激光输出，光光转换效率为81%，1030 nm激光功率占比大于99%。由理论计算和实验结果可知，经过合理的优化设计，采用商用光纤可实现窄线宽1030 nm光纤激光器高功率、高效率、高信噪比输出。
激光器 主振荡功率放大器 掺镱光纤 放大自发辐射 信噪比
1 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
4 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
5 清华大学 工程物理系, 北京 100084
采用多层介质膜衍射光栅实现多路高功率光纤激光共孔径光谱合成有望成为光纤激光同时实现高功率、高效率和高光束质量的最具发展潜力的技术途径。搭建了一套基于双光栅色散补偿设计的5 kW共孔径光谱合成系统。采用国产多层介质膜衍射光栅实现了5路kW级窄谱子束激光的高效优质共孔径光谱合成,最大输出功率达5.07 kW,光束质量因子(M2)小于3,合成效率达到91.2%。初步研究表明: 多层介质膜衍射光栅在较高功率水平、较宽光谱范围内均能保持较高衍射效率,是实现高功率光纤激光高效率光谱合成的重要器件; 参与合成的子束自身的光束质量水平和线宽是影响合成输出光束质量的重要因素,光谱合成系统的输出功率主要受限于窄谱子束的输出功率和合成路数,增加窄谱子束的功率或合成路数均可进一步提升系统的输出功率。
光纤激光 多层介质膜光栅 共孔径 光谱合成 fiber laser multi-layer dielectric grating common aperture spectral beam combining 强激光与粒子束
2015, 27(4): 040101
1 中国工程物理研究院 高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
3 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
4 中国工程物理研究院 研究生部, 北京 100088
5 清华大学 工程物理系, 北京 100084
理论分析了纤芯错位对激光输出功率及光束质量的影响,研究表明,纤芯错位后纤芯中的各个模式均有一定的功率衰耗,且基模总会向高阶模耦合,导致光束质量下降。采用20/400 μm的双包层掺镱光纤,搭建了高功率全光纤激光振荡系统,实验研究了谐振腔外纤芯错位、谐振腔内纤芯错位以及谐振腔内和谐振腔外纤芯同时错位几种不同的情况对输出激光性能的影响,结果表明,谐振腔内纤芯错位和谐振腔外纤芯错位都会造成激光器性能的下降,但谐振腔内纤芯错位将导致激光器功率明显下降,而谐振腔内和谐振腔外同时错位会导致激光器光束质量急剧下降。
光纤熔接 纤芯错位 高功率 全光纤激光器 掺镱光纤 fiber fusion splicing core dislocation high power all fiber laser ytterbium doped fiber 强激光与粒子束
2014, 26(12): 121001
