面对高流量的增长趋势，光通信网承受着巨大的升级压力，现有的技术与设备即将无法满足业务发展的需求。针对此问题，前瞻性地提出光通信未来10年的关键技术，涵盖容量、频谱、下一代光纤、算法、网络规划、光交叉连接、新型光接入、卫星光网和光电集成九大领域。
光通信 容量 频谱 算法 optical communication capacity spectrum algorithm
华北光电技术研究所 固体激光技术重点实验室，北京 100015
概述了中国电子科技集团公司第十一研究所（又称华北光电技术研究所，简称中国电科十一所）自1964年以来在固体激光技术领域的研究工作，前三十年，助力我国“两弹一星”事业，奠定激光增益晶体自主可控基石，此后的发展，激光材料研究逐步聚焦，投身产业发展，激光器件细分领域广泛涉足，激光应用重点突破。择要介绍了中国电科十一所完成的重点工程情况，重要的技术突破，开拓过的专业方向，现在的行业地位，探讨了中国电科十一所未来激光技术发展的可能方向。
固体激光技术 需求牵引 基础创新 solid-state laser technology demand pull blazing new trails 强激光与粒子束
2020, 32(12): 121011
华北光电技术研究所固体激光技术重点实验室, 北京 100015
报道了一种激光二极管阵列双端双程抽运Yb∶YAG板条激光器。基于抽运光在晶体中的吸收特性,建立双端双程抽运与双端单程抽运结构的抽运分布模型,理论分析了双端双程抽运的优点。在抽运光重复频率为400 Hz、脉宽为1 ms、单脉冲总能量为12 J的条件下,利用偏振复用技术实现双端双程抽运板条激光器,获得单脉冲激光的输出能量约为6.13 J,光-光转化效率约为50%。与具有相同掺杂浓度以及相同抽运光吸收效率的双端单程抽运方式相比,双端双程抽运的输出激光能量更高,转化效率更高,稳定性更强。理论分析与实验结果证明双端双程抽运方式有利于进一步提升激光输出的能量与效率。
激光器 激光二极管 双程抽运 Yb∶YAG; 中国激光
2019, 46(11): 1101007
华北光电技术研究所固体激光技术重点实验室, 北京 100015
设计了一种高功率的固体皮秒脉冲激光放大器。采用增益介质为Nd∶YAG材料的传导冷却端面泵浦板条放大器结构设计,通过板条结构多角度放大,实现对皮秒脉冲激光的四程放大。分析板条端面切角与激光入射角度的选取对填充因子以及激光功率放大的影响。最终实现了在种子光重复频率为100 kHz、激光脉冲宽度为9.6 ps的工作条件下,系统输出激光功率为103 W,单脉冲能量为1.03 mJ。
激光器 皮秒激光 固体激光器 大平均功率 四程放大 中国激光
2019, 46(11): 1101004
华北光电技术研究所固体激光技术重点实验室， 北京 100015
基于光纤与板条结合的主振荡功率放大器(MOPA)结构，以单模光纤激光器作为种子源，对Yb∶YAG表层增益板条进行功率放大。对单程及双程两种提取方式进行理论计算及实验研究，结果表明：在室温下，获得了1030 nm激光输出；当注入种子光功率为200 W，抽运光功率为11.2 kW时，单、双程放大输出功率分别为1.6 kW和2.6 kW，光-光转换效率分别为12.8%和21.4%；测得Yb∶YAG表层增益板条的透射波前畸变为1.3 μm；Yb∶YAG表层增益板条具有作为高功率激光器增益介质的潜力。
激光器 激光放大器 表层增益 双程提取 中国激光
2018, 45(11): 1101003
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of North Optics and Electronics, Beijing 100015, China
2 Science and Technology on Solid-State Laser Laboratory, Beijing 100015, China
We demonstrate a high-efficiency and high-power quasi-three-level laser based on a trapezoidal composite slab architecture with a 270 μm-thick Yb-doping surface. The design of a surface-doped slab architecture, temperature effects, laser oscillator model, and laser oscillator experiments with a surface-doped slab as a laser host medium have been presented. By theoretical calculation, the temperature rise in the surface-doped slab is only one seventh of that in the bulk-doped slab at the same maximum pump power of 30 kW. Finally, in the laser oscillator experiments, an output energy of 21.6 J is obtained when the pump energy is 48 J with a repetition rate of 5 Hz and a pulse width of 1 ms. The optical-optical efficiency is 45%.
140.3380 Laser materials 140.3460 Lasers 140.3580 Lasers, solid-state Chinese Optics Letters
2018, 16(10): 101401
中国电子科技集团公司第十一研究所激光技术研究部固体激光技术重点实验室, 北京 100015
非稳腔在大菲涅耳数条件下可实现光的高效提取效率, 也可保持高光束质量。设计了一款用于Nd∶YAG板条增益介质的传导冷却端面抽运结构的望远镜型离轴介稳-非稳混合谐振腔, 输出耦合镜为变反镜。该混合腔的宽度方向(板条增益介质的x方向)为非稳腔, 厚度方向(板条增益介质的y方向)为介稳腔。通过理论分析得出, 当抽运功率为10 kW时, 该介稳-非稳混合腔结构的输出功率为4428.7 W, 光-光转换效率为0.4429。
激光器 半导体激光器 激光谐振腔 传导冷却端面抽运结构 变反镜 激光与光电子学进展
2017, 54(10): 101403
华北光电技术研究所固体激光技术重点实验室, 北京 100015
结合板条激光器和薄片激光器的特点设计了一种表层增益板条激光器结构。采用基于慢轴像中继的抽运耦合系统实现抽运光在板条宽度方向的均匀分布。利用表层增益板条激光器实现了稳定的准连续激光输出，在抽运频率300 Hz、抽运脉宽200 μs，抽运单脉冲能量354 mJ条件下，实现了单脉冲能量121.3 mJ的1064 nm激光输出，对应的光光转换效率和斜率效率分别为34.3%和45%。
激光器 表层增益板条 像中继抽运 增益 中国激光
2016, 43(10): 1001004
华北光电技术研究所固体激光技术重点实验室, 北京 100015
用计算流体力学(CFD)方法对传导冷却端面抽运板条(CCEPS)激光器的多种水冷设计方案分别进行了流固耦合传热数值模拟，比较了流固耦合传热模拟和单纯的导热模拟结果的差别，对各种水冷设计方案进行综合比较，研究了冷却通道的尺寸、数量以及冷却水流量等因素对激光板条温度分布以及对热沉的流动阻力特性的影响。一般情况下，减小通道的特征尺寸，增加通道数目和冷却水的流量可以降低固液耦合界面的传热热阻，因此，微通道冷却方式比常规的空腔冷却和小通道冷却显著提高了总传热系数，降低了总热阻，可将发热部分的温度明显降低，但是微通道冷却方式必然造成较大的流动压力损失。
激光器 固体激光器 数值研究 计算流体力学 热沉 微通道
华北光电技术研究所固体激光技术国家级重点实验室, 北京 100015
针对高功率板条激光器输出激光的高阶空间频率分量较多、光斑形状为长条形等特点，指出衍射极限倍数β值或环围能量比γ值用于评价板条激光器输出激光光束质量时需注意的条件，以及光斑能量百分比和理想光斑形状等因素对光束质量测量结果的影响，并以千瓦板条激光器输出光束为例说明基于桶中功率（PIB）的β因子的计算方法，提出以包含时空特性的β因子是作为衡量高功率板条激光器光束质量的有效方法。
激光器 板条激光器 光束质量 衍射极限倍数 环围能量比 光学学报
2013, 33(s1): s114006
