Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Advanced Photonics Technology, School of Information Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China
2 Guangdong Provincial Key Laboratory of Information Photonics Technology, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China
3 Key Laboratory of Photonic Technology for Integrated Sensing and Communication, Ministry of Education, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China
The dynamic gain of a few-mode erbium-doped fiber amplifier (FM-EDFA) is vital for the long-haul mode division multiplexing (MDM) transmission. Here, we investigate the mode-dependent dynamic gain of an FM-EDFA under various manipulations of the pump mode. First, we numerically calculate the gain variation with respect to the input signal power, where a mode-dependent saturation input power occurs under different pump modes. Even under the fixed intensity profile of the pump laser, the saturation input power of each spatial mode is different. Moreover, high-order mode pumping leads to a compression of the linear amplification region, even though it is beneficial for the mitigation of the differential modal gain (DMG) arising in all guided modes. Then, we develop an all-fiber 3-mode EDFA, where the fundamental mode of the pump laser can be efficiently converted to the LP11 mode using the all-fiber mode-selective coupler (MSC). In comparison with the traditional LP01 pumping scheme, the DMG at 1550 nm can be mitigated from 1.61 dB to 0.97 dB under the LP11 mode pumping, while both an average gain of 19.93 dB and a DMG of less than 1 dB can be achieved from 1530 nm to 1560 nm. However, the corresponding signal input saturation powers are reduced by 0.3 dB for the LP01 mode and 1.6 dB for the LP11 mode, respectively. Both theoretical and experimental results indicate that a trade-off occurs between the DMG mitigation and the extension of the linear amplification range when the intensity profile of pump laser is manipulated.
few-mode erbium-doped fiber amplifier differential modal gain saturation input power Chinese Optics Letters
2024, 22(2): 021403
北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
极紫外光刻曝光光学系统是极紫外光刻机的核心部件，其设计直接影响极紫外光刻机的性能。极紫外光刻机曝光系统的设计难度大、研究周期长，国外极紫外光刻机产品已经用于高端芯片的制造，但国外对中国禁运相关产品。国内极紫外光刻机曝光系统的设计和研发始于2002年。国内相关领域的研究主要聚焦在极紫外光刻机曝光光学系统的光学设计、像差检测、公差分析、热变形分析等。结合国内外极紫外光刻机曝光光学系统设计研究的历史和现状，较为系统地综述了极紫外光刻投影物镜和照明系统的设计研究与进展，包括：极紫外光刻机投影物镜系统及其设计方法、极紫外光刻照明系统及其设计方法、极紫外光刻曝光光学系统的公差分析、热变形及其对成像性能的影响研究，这为我国从事极紫外光刻机研制、曝光系统光学设计与加工的学者、工程师等提供了极紫外光刻机曝光系统设计研究的历史、现状和未来趋势的相关信息，助力我国极紫外光刻机的设计和研制。
极紫外光刻 光刻机曝光系统 物镜系统 照明系统 光学设计 光学学报
2023, 43(15): 1522002
2060-T8铝锂合金是具有低密度、高比强度，及良好低温性能的新型轻量化航空材料。采用光纤激光器并填充5087（Al-Mg-Zr）焊丝焊接2 mm厚2060-T8铝锂合金，研究了工艺参数对焊接接头热裂纹敏感性的影响，分析了焊接接头的显微组织及力学性能。研究结果表明，结晶裂纹敏感性随激光功率和焊接速度的增加而增加，随送丝速度的增加而降低。在激光功率为3 kW、焊接速度和送丝速度为3 m/min的工艺参数下接头成形良好，无焊接裂纹，焊接接头的平均抗拉强度为309 MPa，断裂发生在焊缝区。同焊缝上部及下部相比，焊缝腰部熔合线附近细晶区等轴晶数量较多且柱状晶明显细化，这与熔池流动机制与边界层厚度有关。
激光技术 激光焊接 光纤激光 2060铝锂合金 结晶裂纹 组织性能 中国激光
2014, 41(10): 1003009
采用IPG YLS-6000光纤激光器和Slab DC035 CO2激光器，在近似相同的工艺条件下进行平板扫描焊接，通过Olympus光学显微镜测量焊缝横截面积，并计算熔化效率。结果表明：两种激光器焊接的熔化效率均随焊接速度先增加后减小，但是光纤激光焊接熔化效率峰值所对应的焊接速度要远远高于CO2激光焊接。进一步分析表明两种激光焊接熔化效率的差异与激光能量耦合的固有规律不同有关。因此，从焊接效率上考虑，光纤激光器更适合于高速焊接，而CO2激光器更适合于低速焊接。
激光技术 光纤激光焊接 CO2激光焊接 熔化效率 吸收率
铝锂合金被认为是航空航天飞行器轻量化的理想材料之一。针对大型飞机整体壁板结构，采用高亮度固体激光器进行2 mm厚的2060-T8/2099-T83铝锂合金T型接头双光束焊接，研究了焊接气孔、裂纹和接头的力学性能。结果表明，焊前需至少去除0.15 mm厚的表面层，才能有效避免宏观氢气孔的产生；采用AlSi12焊丝和合适的坡口设计，可完全消除焊接热裂纹；接头环向拉伸强度可达385~415 MPa，为2060-T8铝锂合金蒙皮强度的82.5%；熔合区是接头最薄弱部位。
激光技术 激光焊接 铝锂合金 气孔 裂纹 机械性能
采用3.5 kW Slab CO2激光焊接不锈钢, 利用高速摄像观测焊接等离子体形态, 采用光谱仪探测等离子体光谱, 并利用相对强度法计算等离子体电子温度。结果表明: 在氦气保护下, 等离子体高度随时间周期性振荡, 振荡频率约为530 Hz; 熔池表面附近等离子体的温度为8 392 K左右。进一步分析表明, 等离子体对入射激光的吸收不足10％; 等离子体周期性振荡对焊接过程稳定性影响不明显。
CO2激光焊接 光致等离子体 谱线相对强度法 电子温度 过程稳定性 CO2 laser welding laser-induced plasma relative intensity method electron temperature processing stability
