中国科学院上海光学精密机械研究所,上海 201800
中红外波段激光光源在环境监测、材料加工、外科手术、**等领域发挥重要作用。泵浦低损耗、高浓度Er3+掺杂ZBLAN(Er∶ZBLAN)光纤是产生近3 μm激光输出的主要手段之一，相较于其他同波段固态激光器，Er∶ZBLAN光纤激光器具有易集成、效率高,可采用激光二极管直接泵浦等优势，性能日渐提升的Er∶ZBLAN光纤激光器有望成为3 μm波段最先发展成熟、走向应用的激光光源。本文主要介绍Er∶ZBLAN光纤激光器工作原理和发展现状，对三种不同的Er∶ZBLAN光纤激光器存在的问题进行分析和总结，最后对Er∶ZBLAN光纤激光器发展趋势进行展望。
中红外 激光输出 能级结构 Er∶ZBLAN光纤 连续光纤激光器 脉冲光纤激光器 波长可调谐光纤激光器 midinfrared laser output energy level structure Er∶ZBLAN fiber continuous fiber laser pulsed fiber laser wavelengthtunable fiber laser
北京工业大学材料与制造学部超短脉冲激光及应用研究所, 北京 100124
建立了3.5 μm双波长泵浦(DWP)Er∶ZBLAN光纤激光器的理论模型,并首次引入基于弛豫-打靶组合方法(RSM)求解3.5-μm-DWP-Er∶ZBLAN光纤激光器边值问题的稳态分析算法,同时分析了标准弛豫算法在此种情况下的各项计算特性,对两种方法进行了详细对比。研究结果表明,在3.5-μm-DWP-Er∶ZBLAN理论模型下,所提算法相比标准的弛豫法有着明显优势。一方面对猜测值具有低敏感性,无需在仿真前对猜测值进行高精度的估值;另一方面在高输出精度下,算法收敛速度可达标准弛豫法的10倍以上,有效提升了仿真的计算速度和准确度。所提算法对3.5-μm-DWP-Er∶ZBLAN光纤激光器的理论特性研究有着较大的实用价值。
中国激光
2021, 48(11): 1101004
1 西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室, 陕西 西安 710024
2 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
3 西安交通大学电子与信息工程学院陕西省信息光子技术重点实验室, 陕西 西安 710049
建立了适用于2.8 μm增益开关掺Er
3+的氟化物光纤(Er∶ZBLAN)激光器的计算模型,并进行了数值模拟。模拟发现存在最佳输出镜透过率使得输出功率最大,同时耦合率也影响脉宽、峰值和脉冲形态。模拟了抽运功率对脉冲形态的影响,发现弱抽运时两个抽运周期内仅出现一个信号光脉冲,而强抽运时一个抽运周期内出现多个信号光脉冲的现象。通过模拟发现了若干未被实验报道的新现象和规律,如耦合率对输出功率、能量、脉冲形态的影响规律;抽运功率阈值附近会出现与抽运周期一致的弱信号脉冲等。研究表明,在适当耦合率和抽运功率时,2.8 μm Er∶ZBLAN激光器可以实现稳定增益开关脉冲输出。
激光器 中红外 增益开关 脉冲激光器 Er∶ZBLAN;
1 西北核技术研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室, 西安 710024
2 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 西安 710119
3 山西大学 极端光学协同创新中心, 太原 030006
采用中心波长为975 nm半导体激光器泵浦高掺铒氟化物双包层光纤Er∶ZBLAN, 并在谐振腔内插入主动调Q元件, 获得了工作频率为1~10 kHz的2.8 μm激光主动调Q脉冲输出.在工作频率为10 kHz条件下, 获得了最大单脉冲能量为134.5 μJ、脉宽为127.3 ns、峰值功率为1.1 kW的脉冲输出.
光纤激光器 高峰值功率 中红外 主动调Q 掺铒氟化物光纤 Fiber laser High peak power Mid-infrared Actively Q-switched Er∶ZBLAN 光子学报
2016, 45(11): 1114002
西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室, 陕西 西安 710024
采用中心波长为975 nm 半导体激光器(LD)抽运高掺铒氟化物双包层光纤Er∶ZBLAN，并在谐振腔内插入机械斩波器，获得了2.8 μm 激光机械调Q 输出。研究了激光器在不同抽运功率，不同工作频率条件下的输出特性，分析了脉冲分裂的原因。通过控制适当抽运功率，激光器工作在3.5 kHz 条件下，获得了最大单脉冲能量84.5 μJ，脉宽250.3 ns，峰值功率超过300 W 的脉冲输出。
激光器 调Q 斩波器 中红外 光纤激光器 掺铒氟化物光纤
西北核技术研究所, 激光与物质相互作用国家重点实验室, 陕西 西安 710024
报道了输出功率为瓦级，调谐范围超过100 nm 的中红外2.8 μm 波段光纤激光器。采用中心波长为975 nm 半导体激光器抽运高掺铒氟化物(Er:ZBLAN)双包层光纤，以闪耀光栅为调谐元件，室温下实现了功率大于1 W、宽范围可调谐的2.8 μm 波段光纤激光输出，最大调谐范围达122 nm。激光器在波长2.831 μm 处输出功率为1.02 W，斜率效率为21.6%。
激光器 光纤激光器 可调谐 中红外 掺铒氟化物光纤 中国激光
2015, 42(10): 1002008
