中国工程物理研究院激光聚变研究中心， 四川 绵阳 621900
提出了一种新结构全光纤激光器。采用振荡-放大一体化结构，有效抑制了反射激光对光纤激光器稳定性的影响，实现了高效率、高功率和高光束质量的输出。实验搭建了光纤激光器系统，实现了大于2 kW的输出，抽运光和输出光之间的转换效率为81.6%，光束质量M2因子优于1.4。采用高反射金属材料验证了该激光器的抗反射性能，激光器在满功率输出下，能够长时间稳定工作。
激光器 光纤激光 抗反射 高功率 光束质量
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 华南理工大学光通信材料研究所, 广东 广州 510640
模式不稳定效应会影响高功率激光输出的光束质量, 成为高功率光纤激光器定标放大过程中获得近衍射极限光斑的主要限制因素。基于模式耦合理论建立描述模式不稳定现象的半解析模型。理论模型的计算结果表明与正向抽运结构相比, 反向抽运和双向抽运结构具有更高的模式不稳定阈值。通过实验对理论结果进行验证, 发现反向抽运光纤激光器的模式不稳定阈值至少比正向抽运结构高50%。实验中搭建反向抽运光纤激光器, 实现了2 kW窄线宽高光束质量激光输出。
激光器 模式不稳定性 光纤放大器和振荡器 热效应 耦合模理论
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
以GT-wave光纤为代表的泵浦增益一体化复合功能激光光纤是分布式侧面泵浦光纤技术的典型代表。GT-wave复合功能激光光纤具有良好的结构扩展性,泵浦注入路数可递增,泵浦光注入吸收和信号光增益放大都自然而均匀地实现,可有效热管理,转换效率高,稳定性好。英国SPI公司和美国IPG公司均采用此类光纤用于kW级高功率光纤激光器的研究和生产,我国相关研究单位也在逐步进入此研究领域并取得了初步进展。
gas spark switch electrode material mass loss self-breakdown voltage distribution 强激光与粒子束
2016, 28(7): 079901
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
研究了光学涡旋在光纤中传播特性。从Maxwell方程出发，推导光波导中的波动方程，并进行阶跃光纤传输的本征模式求解，根据光学涡旋模式(OAM模)和线偏振模式(LP模)与矢量模式之间的关系，解出光学涡旋以及线偏振模在光纤中的模式分布，理论分析了光学涡旋在光纤中较LP模的传播优势，并通过计算模拟其在弯折光纤中的传播过程，发现其光场强度空间分布具有周期性旋转特性。研究光纤弯曲半径以及涡旋拓扑荷对光学涡旋传播的影响。光纤弯曲半径越小，传输损耗越大；涡旋拓扑荷越大,传输损耗越大，对应的旋转周期越小。
光纤光学 光学涡旋 弯曲光纤 轨道角动量 阶跃光纤 光学学报
2015, 35(s1): s106001
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
使用透射型体布拉格光栅组束两束光纤激光,实现了856 W光谱组束输出.总的光谱组束效率为73.7%,组束光束的横向质量因子为7.9,纵向质量因子为2.7.研究结果显示,虽然体光栅的角色散严重影响衍射光束的光束质量,但其并不影响透射光束的光束特性.由于当前宽谱光纤激光器的输出功率远大于窄线宽输出,使用宽谱光纤激光器(光谱带宽超过4 nm)作为透射光束,能够在不降低组束效率和组束光束质量的前提下,有效提升使用体布拉格光栅进行光谱组束的总输出功率.
激光组束 光谱组束 体布拉格光栅 组束效率 光束质量 laser beam combining spectral beam combining volume gratings diffraction efficiency beam quality 强激光与粒子束
2015, 27(7): 071012
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
直接相位调制可产生带宽可调的线性啁啾脉冲，可作为种子源用于啁啾脉冲放大系统中。对线性啁啾脉冲的产生过程以及啁啾脉冲在光纤中的传输放大过程进行了数值模拟与实验研究，实验获得了底宽为500 ps，带宽为0.69 nm 的线性啁啾脉冲。在此基础上提出一种全新的产生冲击点火种子脉冲的方式，即对光脉冲的局部进行调制与压缩以获得高对比度的种子脉冲，并对其进行了实验验证。实验中将一方波脉冲经调制压缩为对比度为2∶1 的阶梯脉冲，验证了该方法产生冲击点火种子脉冲的可行性。该方案为未来多种脉冲类型输出的惯性约束聚变(ICF)驱动器光纤前端系统的研制打下了研究基础。
光纤光学 线性啁啾 直接相位调制 冲击点火脉冲
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 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
采用基于非线性偏振旋转原理的光纤被动锁模激光器作为主振荡器。输出信号脉冲的重复频率为30 MHz,脉冲半高全宽为265 fs。信号脉冲通过全光纤啁啾脉冲激光放大系统展宽至100 ps后,经过1级芯径10 μm的光纤预放大器和1级芯径50 μm的光纤功率放大器将脉冲平均功率放大至10 W,斜率效率41.5%。输出脉冲经光栅压缩器将脉宽压缩至594 fs。
非线性偏振旋转 啁啾脉冲放大 B积分 nonlinear polarization rotation chirped pulse amplification B integral 强激光与粒子束
2014, 26(9): 091015
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 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
采用时分复用技术在输出80 MHz重复频率光纤锁模激光器的基础上,实现了重复频率倍增,获得了160 MHz的高重复频率输出。理论和实验研究了高重复频率短脉冲在大模面积掺Yb3+光纤中的放大特性,实验上获得了输出平均功率105 W,脉冲宽度12.4 ps,重复频率160 MHz的高重复频率短脉冲光纤激光系统。
光纤激光 锁模光纤激光器 光纤放大器 fiber laser mode-locked fiber laser fiber amplifier 强激光与粒子束
2014, 26(9): 091002
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 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
基于金斯堡-朗道方程模型, 针对100 kHz光纤啁啾脉冲放大系统中的B积分受限问题进行了理论分析, 包含群速色散、增益色散、平均功率饱和和能量饱和效应及自相位调制效应。给出了典型放大器构型下脉冲可压缩性随B积分的变化关系。得到了展宽脉冲宽度为1 ns条件下, 亚ps压缩脉冲对系统总的B积分限值约为40 rad。对短间隔脉冲串放大特性和B积分进行了理论研究, 验证了在单脉冲B积分受限不变的情况下可以实现总脉冲能量倍增。
啁啾脉冲放大 B积分 脉冲串 chirped pulse amplification B integral pulse burst 强激光与粒子束
2014, 26(8): 081011
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
提出了一种基于时分复用的多束高重复频率全光纤激光脉冲时间波形实时精密测量技术, 针对分类成组的多束高重复频率全光纤激光系统不同测量功能需求, 分别设计了1×8时分复用器、不同延时量的1×2时分复用器, 实现了48路、144个1 kHz光纤激光整形脉冲时间波形宽度、上升沿、面积等关键参数的精密测量, 同时实现了多束高重复频率全光纤脉冲激光系统运行状态的实时监测。
激光聚变驱动器 光脉冲产生系统 时分复用技术 laser fusion driver pulse generation system time division multiplexing technique 强激光与粒子束
2014, 26(8): 081004
