1 西安现代控制技术研究所，陕西 西安 710065
2 哈尔滨工业大学 航天学院，黑龙江 哈尔滨 150006
近年来，相干探测激光雷达是测量远距离低空风切变的有效手段，1.6 μm波段固体激光器以其人眼安全、探测器件成熟等优势成为相干雷达主要光源。其增益介质Er:YAG晶体在1532 nm波段有较强的吸收峰，但吸收谱较窄，因此通过使用1 532 nm光纤激光器进行谐振泵浦可以有效提高晶体输出效率。为此，文中以Er/Yb双包层光纤为增益介质，1532 nm光纤光栅为反射腔镜，976 nm半导体激光器为泵浦源，实现了全光纤化1532 nm激光输出。输出激光最大功率73.44 W，波长可调谐范围为1531.35~1532.14 nm，波长谱宽为0.06 nm，x和y方向的光束质量M2分别为1.38和1.26，是1.6 μm固体激光器的理想泵浦源。并采用此激光器泵浦Er:YAG非平面环形腔获得1.3 W单频激光输出，斜率效率为31.76%。
1 532 nm光纤激光器 Er/Yb共掺杂 双包层光纤 波长可调谐 1 532 nm fiber laser Er/Yb co-doped double-clad fiber tunable wavelength 红外与激光工程
2022, 51(12): 20220251
肖虎 1,2,3李瑞显 1,2,3陈子伦 1,2,3奚小明 1,2,3[ ... ]陈金宝 1,2,3
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
3 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410073
实现万瓦级高光束质量光纤激光面临模式控制和非线性效应抑制等技术难题。为兼顾光束质量和功率，设计了基于纤芯直径为30 μm、包层直径为250 μm的双包层掺镱光纤的后向级联泵浦激光器，实现了输出功率为10.03 kW、M2因子为1.92、拉曼抑制比大于38 dB的激光输出，实现万瓦级光纤激光器的光束质量M2优于2，这验证了常规双包层光纤具有支撑万瓦高光束质量激光产生和放大能力。
激光器 高功率光纤激光器 级联泵浦 后向泵浦 双包层光纤 受激拉曼散射 光学学报
2022, 42(23): 3788/AOS2336001
中国电子科技集团公司第二十六研究所, 重庆 400060
该文采用泵浦光纤预拉方法得到一款泵浦耦合效率82%, 信号光通过率98%, 信号输入与泵浦输入隔离度33 dB, 泵浦光反向隔离度24 dB的高效熔锥型侧面泵浦耦合器。将该耦合器应用于自制的20 W脉冲激光器, 实现了峰值功率为7 kW的稳定激光输出。研究结果表明, 所研制的熔锥型光纤侧面泵浦耦合器在高功率光纤激光器和光纤放大器中具有很好的应用前景。
侧面泵浦 耦合器 双包层光纤 熔融拉锥 side-pump coupler double-clad fiber fused biconical taper
Author Affiliations
Abstract
1 Laboratory of Infrared Material and Devices, Research Institute of Advanced Technologies, Ningbo University, Ningbo315211, China
2 Key Laboratory of Photoelectric Detection Materials and Devices of Zhejiang Province, Ningbo315211, China
3 Faculty of Electrical Engineering and Computer Science, Ningbo University, Ningbo315211, China
We report on the investigation of intermode beating mode-locked (IBML) pulse generation in a simple all-fiber Tm$^{3+}$-doped double clad fiber laser (TDFL). This IBML TDFL is implemented by matching longitudinal-mode frequency between 793 nm laser and TDFL without extra mode locker. The central wavelength of ${\sim}1983~\text{nm}$, the fundamental pulse frequency of ${\sim}9.6~\text{MHz}$ and the signal-to-noise ratio (SNR) of ${>}50~\text{dB}$ are achieved in this IBML TDFL. With laser cavity optimization, the IBML TDFL can finally generate an average output power of 1.03 W with corresponding pulse energy of ${\sim}107~\text{nJ}$. These results can provide an easily accessible way to develop compact large-energy, high-power TDFLs.
average output power intermode beating mode-locking Tm3+ -doped double clad fiber laser pulse energy High Power Laser Science and Engineering
2019, 7(4): 04000e65
华中科技大学 光学与电子信息学院 激光加工国家工程中心, 武汉 430074
为了提高大功率双包层光纤激光器的光束质量、光谱特性以及光纤系统的稳定性, 设计了一种用于滤除光纤内包层残留光的新型高功率包层光滤除器。采用蒙特卡洛算法以及光线轨迹追踪法对包层光滤除器进行了数值计算, 评估包层光滤除器的滤除能力, 并借助计算流体力学软件ANSYS, 分析包层光滤除器的温度场分布。结果表明, 优化级联结构后的包层光滤除器的滤除效果达到16.7dB, 降低了包层光滤除器的热点温度, 在600W的输入功率下, 热点温度降低了20.8℃, 实现了包层光功率的均匀滤除;在滤除功率达到千瓦量级时, 该包层光滤除器仍能够稳定工作在70℃以内, 满足大功率光纤激光器系统稳定运行的要求。
光纤光学 光纤激光器 双包层光纤 包层光滤除器 fiber optics fiber laser double clad fiber cladding light stripper
北京交通大学 全光网络与现代通信网教育部点实验室, 北京 100044
随着大功率掺铥光纤激光器(TDFL)的广泛应用及其相关技术的迅速发展, 多芯TDFL受到了广大研究者的广泛关注, 其中有效的包层泵浦技术是实现多芯TDFL高功率输出的决定因素。TDFL通常采用波长为793 nm的激光进行泵浦, 通过不断优化工作在793 nm波长的双包层光纤的结构, 对其中传输的高斯光束进行整形, 当纤芯尺寸为6 μm, 环尺寸为6.5 μm且内包层折射率为1.462 4时, 最终获得了合适暗斑尺寸和环状光束宽度的中空光束。利用所设计的双包层光纤泵浦多芯TDFL, 可使多芯光纤内掺杂的铥离子更好的吸收泵浦光, 提高工作于2 μm波段多芯TDFL的输出激光功率和泵浦效率。
双包层光纤 石英基 中空光束 多芯 掺铥光纤激光器 double clad fiber quartz base hollow beam multi-core Thulium-doped fiber laser
国防科学技术大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
锥形光纤是指在普通的柱形光纤上采用熔融拉锥、机械抛磨、化学腐蚀等手段形成的纤芯半径随长度变化的一种光纤，纤芯半径变化的部分被称为锥区。一段双包层光纤整段都为锥区时被称之为长拉锥双包层光纤(T-DCF，简称锥形光纤)。总结了锥形光纤的发展，简述了锥形光纤在光纤激光领域的应用优势以及基本理论，并对长拉锥双包层光纤在光纤激光应用的发展趋势做了探讨。
激光光学 双包层光纤 拉锥光纤 非线性效应 低亮度抽运 激光与光电子学进展
2015, 52(12): 120001
1 安庆师范学院 物理与电气工程学院, 安庆 246133
2 滁州学院 电子与电气工程学院, 滁州 239000
为了研究分组与线路集成系统中突发模式大功率Er/Yb共掺光纤放大器(EYDFA)的瞬态性能, 在函数极限的基础上采用迭代算法, 建立了基于非线性方程速率方程的、不同掺杂截面EYDFA增益瞬态的比较模型, 分析比较了有/无反馈条件下, 不同掺杂截面的光分组(OPS)和光线路交换(OCS)输出信号的增益瞬态。结果表明, 无反馈条件下, 纤芯直径为4.6μm的EYDFA, 其OPS和OCS输出信号功率漂移小于纤芯直径为3.6μm的EYDFA, 功率漂移的改善约为12%; 带反馈条件下, 增大掺杂光纤直径, 弛豫振荡导致的EYDFA增益抖动随之减小。故增大掺杂光纤直径, 能有效抑制EYDFA反馈环路的弛豫振荡。
光通信 增益瞬态 迭代算法 Er/Yb共掺双包层光纤 光纤放大器 optics communication gain transient iterative algorithm Er/Yb co-doped double-clad fiber fiber amplifier
1 北京工业大学 激光工程研究院,北京 100124
2 中国电子科技集团公司第十一研究所,北京 100015
依据速率方程和边界条件,对高功率多点抽运全光纤激光器进行了研究.通过自制的级联侧面泵浦耦合器搭建全光纤激光器,级联耦合器的单点泵浦效率为96%,泵浦传输损耗为10%,信号光损耗分别是0.18 dB和0.87 dB;线性谐振腔结构中：前向抽运的光-光转换效率为69%,低于后向抽运中70%的光-光转换效率,与理论分析一致;双向泵浦方式中,在单臂输入975 nm泵浦功率为110 W的条件下,激光功率输出为311 W,中心波长为1 080 nm,光谱宽度为1.6 nm,光-光转换效率为70%,光束质量约为1.3.激光器性能稳定,若增加单臂泵浦功率或级联泵浦耦合器个数,可获得更高功率的激光输出.
激光器 全光纤激光器 双向抽运 双包层光纤 级联泵浦耦合器 高功率输出 Fiber laser All-fiber laser Two-end pump Double-clad fiber Cascaded pump-combiners High power output 光子学报
2015, 44(10): 1014002
重庆师范大学 物理与电子工程学院 重庆市高校光学工程重点实验室, 重庆 400047
光纤激光器以其独特的优势得到快速发展, 其应用范围已经扩展到工业加工、****、医疗等领域。综述了连续、脉冲掺Yb3+双包层光纤激光器的国内外研究进展, 介绍了利用能承受高功率的合束器、光纤光栅的全光纤激光器, 利用种子光主振荡光纤放大技术产生高光束质量、高平均功率、高峰值功率的脉冲光纤激光器。分析了影响光纤激光器功率提高的因素, 如光纤的损伤、非线性性效应、热效应。最后, 对掺Yb3+双包层光纤激光器的发展前景进行了展望。
激光器 掺Yb3+ 光纤激光器 主振荡功率放大器 双包层光纤 非线性效应 热效应 lasers Yb-doped fiber laser master oscillator fiber power amplifier double-clad fiber nonlinear effect thermal effect
