天津大学精密仪器与光电子工程学院超快激光研究室, 光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
采用光纤啁啾脉冲放大技术,搭建了基于负三阶色散补偿的高功率、高脉冲质量全光纤飞秒激光放大系统。利用保偏大模场双包层掺镱光纤作为增益介质,负三阶色散光纤和普通保偏单模光纤作为混合型光纤展宽器,在实现时域展宽的同时,对放大系统中的正三阶色散进行预补偿,从而获得高质量、高功率的激光脉冲输出。在实验中使用混合展宽器和1200 line·mm
-1光栅对作为压缩器,使系统的净三阶色散量趋近于零,最终获得了重复频率为111 MHz,放大后输出平均功率为8.5 W,中心波长为1035 nm,去啁啾后脉冲宽度为217 fs的高脉冲质量飞秒激光输出。
激光技术 三阶色散补偿 保偏光纤 光纤啁啾脉冲放大 光纤飞秒激光放大系统 激光与光电子学进展
2018, 55(5): 051404
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研究生部, 北京 100088
激光放大系统通常可分为高峰值功率和高平均功率两大类。近年来出现了越来越多同时需要这两种特性的应用, 即要求系统能输出高峰值功率激光, 能高效、高重复频率的工作, 并具有高能量转化效率。针对不断增长的应用需求, 相干放大网络(ICAN)计划基于啁啾脉冲放大、光纤分束放大和相干合束技术解决了高功率激光脉冲在光纤中的非线性损伤等限制功率提升的关键问题, 在获得更高能量和峰值功率的同时避免了光纤中非线性效应导致的波形畸变, 为突破若干限制高峰值功率、高重复频率脉冲激光系统发展的关键障碍提供了解决途径。光纤放大网络的可定标放大特性为许多新的应用提供了解决方案, 如基于激光的粒子加速器、激光驱动核废料处理、地球轨道碎片清理和激光驱动聚变能等。
激光技术 光纤放大网络 相干放大网络 激光粒子加速器 核废料处理 轨道碎片清理 激光与光电子学进展
2017, 54(1): 010002
Author Affiliations
Abstract
Center for Photonics and Electronics, State Key Laboratory of Precision Measurement and Instruments, Department of Precision Instruments, Tsinghua University, Beijing, 100084, PR China
High coherence of the laser is indispensable light sources in modern long or short-distance imaging systems, because the high coherence leads to coherent artifacts such as speckle that corrupt image formation. To deliver low coherence pulses in fiber amplifiers, we utilize the superluminescent pulsed light with broad bandwidth, nonlongitudinal mode structure and chaotic mode phase as the seed source of the cascaded fiber amplifiers. The influence of fiber superluminescent pulseamplification (SPA) on the limitations of the performance is analyzed. A review of our research results for SPA in the fibers are present, including the nonlinear theories of this low coherent light sources, i.e., self-focusing (SF), stimulated Raman scattering (SRS) and self-phase modulation (SPM) effects, and the experiment results of the nanosecond pulses with peak power as high as 4.8 MW and pulse energy as much as 55 mJ. To improve the brightness of SPA light in the future work, we introduce our novel evaluation term and a more reasonable criterion, which is denoted by a new parameter of brightness factor for active large mode area fiber designs. A core-doped active large pitch fiber with a core diameter of 190 mm and a mode-field diameter of 180 mm is designed by this method. The designed fiber allows neardiffracted limited beam quality operation, and it can achieve 100 mJ pulse energy and 540 Waverage power by analyzing the mode coupling effects induced by heat.
superluminescent pulse amplification superluminescent pulse amplification fiber amplification fiber amplification incoherent incoherent nonlinear effects nonlinear effects very large mode field very large mode field High Power Laser Science and Engineering
2016, 4(3): 03000e31
湖北工程学院物理与电子信息工程学院, 湖北 孝感 432000
基于大气中CO2的超精细吸收光谱，利用超辐射发光二极管和掺铒光纤放大器来构建一种用于高精度大气CO2 浓度探测的宽谱红外激光源，其光谱范围远大于普通差分吸收激光雷达的光谱范围，能够实现宽谱探测技术的要求，而且不需要较高的锁频技术，避免了差分吸收激光雷达技术由于在on 波长处偏移引起的测量误差。实验结果表明，最终得到的宽谱红外激光源中心波长约为1584 nm，光谱有效范围为1564~1604 nm，输出光功率可达到2 W 以上，光纤放大器对该范围内光放大的最大增益可达34 dB 以上。该激光光源具有体积小、功率大、成本低和携带方便的优点，对实现利用宽谱红外激光雷达探测大气CO2浓度分布有一定的帮助。
激光器 宽谱光源 光纤放大 超辐射发光二极管 激光与光电子学进展
2015, 52(8): 081401
基于全光纤以及主控振荡功率放大器,设计并搭建了一套扫频范围为125~165 MHz的拍频信号的放大系统。并设计了一套基于1064 nm的Nd:YAG单块非平面环形腔激光器作为单频种子源。通过声光移频的方式将1064 nm单频激光分成中心频差为150 MHz的两束激光进行拍频。双频激光初始功率为50 mW,通过放大系统将双频功率放大到10 W。通过实验及分析得出两束频差为150 MHz的激光功率比率在放大之后保持不变,且经过放大的激光信号中,拍频信号所占的功率成分可以通过调节双频功率比以及单臂分量的偏正态来获得最大输出。同时对拍频信号的信噪比及线宽进行了实验分析。
双频激光器 全光纤放大器 主控振荡放大器 拍频 dual frequency laser all fiber amplification master oscillator power-amplifier beat frequency 强激光与粒子束
2014, 26(12): 121006
1 电子科技大学宽带光纤传输和通信网技术教育部重点实验室, 成都 610054
2 重庆大学光电技术与系统教育部重点实验室, 重庆 400044
在基于掺铒光纤拉曼混合放大的可调光纤环形激光器的光纤布拉格光栅(FBG)传感系统结构基础上,提出了延长传感距离的新方法。该方法以环形掺铒光纤激光器作为光源,采用双波长拉曼放大的方法对信号进行低噪声的双向放大,系统中间的两段掺铒光纤再利用剩余的抽运功率产生自发辐射光和放大传感信号,使得整个系统能够在超长的传感距离上获得很高的信噪比。实验表明使用一只40 mW的掺铒光纤放大(EDFA)抽运源、一只170 mW的拉曼抽运源和一只2 W的拉曼抽运源,可以使整个系统的传感距离达到100km,并且传感系统的光纤布拉格光栅反射信号均能获得超过57 dB的优良信噪比,从而实现在超长距离上的光纤布拉格光栅传感。
光通信 光纤传感器 光纤布拉格光栅 光纤激光器 拉曼放大 掺铒光纤放大
1 电子科技大学宽带光纤传输和通信网技术教育部重点实验室, 四川 成都 610054
2 重庆大学光电技术与系统教育部重点实验室, 重庆 400044
提出了对基于扫描激光器的光纤布拉格光栅(FBG)传感系统进行掺铒光纤(EDF)/双波拉曼混合放大的方法,大幅度提高了该光纤布拉格光栅传感系统的传输距离。该方法以高功率扫描激光器作为光源,采用双波长拉曼放大的方法对信号进行低噪声双向放大,再利用系统中间的两段掺铒光纤,将剩余的拉曼抽运功率用来产生自发辐射光和放大传感信号,使得整个系统能在超长的传感距离上获得良好的信噪比(SNR)。实验表明使用一台扫描激光传感分析仪、一只170 mW的拉曼抽运和一只2 W的拉曼抽运,可以使传感距离达到100 km以上,并且传感系统的光纤布拉格光栅反射信号均能获得超过7 dB的良好信噪比,从而实现在超长距离上的光纤布拉格光栅传感。
光纤光学 光纤传感器 光纤布拉格光栅传感器 扫描激光器 拉曼放大 掺铒光纤放大
1 中国计量学院光电子技术研究所, 浙江 杭州 310034
2 韩国电气技术研究院,汉城
研制成功一套30 km远程分布光纤拉曼温度传感器(DOFRTS)系统,采用了新的光纤放大的反斯托克斯背向拉曼自发散射测温原理和1550 nm掺铒光纤激光器作为抽运源及高速瞬态波形采样技术,累加平均等信号处理技术,提高了信噪比,解决了弱信号检测问题。使用智能化恒温技术,使主要元器件在恒温条件下工作,解决了工程应用中环境的适应性问题。经鉴定,远程分布光纤拉曼温度传感器系统的主要技术指标如下
传感器技术 光纤传感器 背向拉曼散射 光纤放大反斯托克斯拉曼自发散射 光时域反射技术
