采用基于非线性光纤环形镜的哑铃形结构搭建了全光纤全保偏掺镱锁模激光器。通过使用全保偏大模场光纤、高功率光纤器件和优化的腔结构,实现了脉冲宽度在156 ps到8.1 ns范围内可调的高功率、大能量矩形耗散孤子共振脉冲输出,在最大泵浦功率22.7 W下激光器直接输出功率达到5.5 W,脉冲能量达到0.68 μJ,峰值功率为84 W。得益于全保偏光纤结构,所设计的激光器具有出色的抗干扰性和稳定性。

本文回顾了高功率全光纤侧面抽运耦合器的研究进展, 重点介绍了拉锥-熔合法制作的侧面抽运耦合器的基本原理、研究现状、面临挑战及解决方案。该方案可实现千瓦量级高抽运耦合效率高信号光通过率抽运/信号耦合器的制备, 是高功率全光纤侧面抽运耦合器的主流方案。结合已报道的理论和实验结果, 总结了该方案在制作工艺、损耗机理、性能提升等方面面临的挑战, 提出了将侧面抽运耦合器引入级联抽运光纤激光器的方案, 并将一种(2+1)×1侧面抽运耦合器成功应用于2.5 kW输出的级联抽运掺镱光纤激光器中。结果表明, 相比LD抽运, 在级联抽运中, 高亮度光纤激光作为抽运光源使耦合器在保证高抽运耦合效率的同时具有更高的功率承载能力。

由于单路光纤激光器受非线性效应、热效应、模式不稳定等多种因素的影响, 进一步提升其输出功率存在较大技术挑战。光纤功率合束器可将多个中等功率的光纤激光器进行功率合成, 以获得更高功率的光纤激光输出。国防科技大学于2015年基于自研的、输出光纤为100 μm和50 μm的7×1光纤功率合束器分别实现了大于6 kW的光纤激光合成输出, 又于2016年基于自研的、输出光纤为100 μm 的7×1光纤功率合束器实现了12 kW的光纤激光合成输出, 并实现了长时间的稳定出光, 为国产工业化大功率多模光纤激光的产业化迈出了重要的一步。

基于拉锥-熔合法研制了一种高功率全光纤(2+1)×1侧面抽运合束器。利用仿真软件建立理论模型，计算了合束器耦合效率，并制备出这种侧面抽运合束器。经测试，该合束器在抽运功率为600 W时，两抽运臂的耦合效率分别为98.2%和96.3%，信号光插入损耗约为0.11 dB。利用该合束器搭建了千瓦级光纤激光放大器,双向抽运光功率达到1.8 kW时,在1080 nm处获得的激光输出功率为1.426 kW。