王鹏 1,2,3,4杨保来 1,2,3张汉伟 1,2,3,*奚小明 1,2,3[ ... ]吕品 4,***
1 国防科技大学前沿交叉学科学院, 湖南 长沙 410073
2 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 湖南 长沙 410073
3 高能激光技术湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410073
4 中国科学院自动化研究所, 北京 100190
基于双端泵浦结构搭建了光纤激光振荡器,采用25/400 μm(纤芯直径为25 μm,包层直径为400 μm)大模场双包层掺镱光纤作为增益介质,采用波长为915 nm的半导体激光器作为泵浦源。通过光纤选型、合理配比前后向泵浦功率及模式控制,实现了对光纤受激拉曼效应及动态模式不稳定效应的抑制。该光纤激光振荡器在泵浦功率为7.5 kW下的最大输出功率达到5.08 kW,光光转换效率为68%,受激拉曼抑制比为37 dB,其时域特性稳定,没有出现动态模式不稳定现象。最大输出功率下,出射激光在X方向和Y方向的光束质量(M2)测量结果分别为2.483和2.514,远场光斑形态为环形,环状区域与中心区域的光强之比为1.6。在最大输出功率下该光纤激光振荡器连续工作1 h无异常,各部位光纤器件的温度均处于可接受范围。
激光器 掺镱光纤 光纤激光振荡器 环形光束
1 中国科学技术大学光学与光学工程系, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
3 中国科学院大学杭州高等研究院物理与光电工程学院, 浙江 杭州 310013
4 马克斯普朗克光科学研究所罗素学部, 德国 埃朗根 91058
5 武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室, 湖北 武汉 430070
脉冲光孤子相互作用的动力学行为在超快脉冲激光和光孤子通讯等领域有着重要的研究价值和应用前景。锁模光纤激光器作为产生、观测及操控超快孤子脉冲的优秀非线性平台,推动了孤子动力学领域的快速发展。利用基于光子晶体光纤中高频声光效应的被动锁模光纤激光器,研究了大量光孤子的复杂相互作用。光纤激光器腔内的高频声光相互作用产生的相对稳定的光机晶格将激光器分割成了数百个相互独立的势阱,每个势阱可束缚非稳态的多个光孤子,形成了一种宏观(光机晶格)稳定,局部(每个势阱内)存在剧烈脉冲间相互作用的亚稳态工作状态。在实验中,对激光器的偏振态进行调节可实现势阱中孤子数量和孤子能量的调控。研究结果表明,基于光子晶体光纤中声光效应的高频脉冲激光器可被用来研究大量光孤子脉冲的复杂相互作用,有望为孤子动力学的研究提供新的思路和有潜力的研究平台。
激光器 锁模光纤激光器 声光效应 光孤子 光子晶体光纤 孤子动力学 中国激光
2021, 48(19): 1901006
Author Affiliations
Abstract
1 College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology, Changsha410073, China
2 State Key Laboratory of Pulsed Power Laser Technology, Changsha410073, China
3 Hunan Provincial Key Laboratory of High Energy Laser Technology, Changsha410073, China
Narrowband microwave generation with tuneable frequency is demonstrated by illuminating a photoconductive semiconductor switch (PCSS) with a burst-mode fibre laser. The whole system is composed of a high-power linearly polarized burst-mode pulsed fibre laser and a linear-state PCSS. To obtain a high-performance microwave signal, a desired envelope of burst is necessary and a pulse pre-compensation technique is adopted to avoid envelope distortion induced by the gain-saturation effect. Resulting from the technique, homogenous peak power distribution in each burst is ensured. The maximum energy of the laser burst pulse reaches 200 μJ with a burst duration of 100 ns at the average power of 10 W, corresponding to a peak power of 4 kW. When the PCSS is illuminated by the burst-mode fibre laser, narrowband microwave generation with tuneable frequency (0.80–1.12 GHz) is obtained with a power up to 300 W. To the best of the authors’ knowledge, it is the first demonstration of frequency-tuneable narrowband microwave generation based on a fibre laser. The high-power burst-mode fibre laser reported here has great potential for generating high-power arbitrary microwave signals for a great deal of applicable demands such as smart adaptive radar and intelligent high-power microwave systems.
burst-mode pulse fibre laser linear polarization microwave signals High Power Laser Science and Engineering
2021, 9(2): 02000e13
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Laser Engineering
,
Beijing University of Technology
,
Beijing 100124
,
China
2 School of Electrical and Electronic Engineering
,
Nanyang Technological University
,
Singapore
In 2018, the journal High Power Laser Science and Engineering produced a Special Issue on Fibres for High Power Lasers. Nowadays, fibre-based laser sources have found extensive applications both in industry and in scientific research. The scope of the special issue was to span the latest developments on the fast developing fibre-based high-power lasers and amplifiers. The topics invited for inclusion were:
fibre laser gain fibres high-power fibre amplifier High Power Laser Science and Engineering
2018, 6(4): 04000e54
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院紫金山天文台 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室, 江苏 南京 210008
高能光纤激光器光束合成技术是近年来高能激光器尤其是定向能源应用中的研究热点, 可突破单根单模光纤激光的输出功率限制, 为高功率高光束质量的激光**应用奠定了理论基础。介绍了光纤激光非相干合成和相干合成的国内外研究现状, 给出了非相干合成技术中光束重叠和光谱合成的基本合成原理, 重点介绍了国内外多家研究机构光谱合成近年来所达到的技术水平; 介绍了国内外相干合成技术的最新研究进展, 对相干合成等效大口径激光阵列输出中几种不同的透射式相干合成阵列输出和反射式相干合成阵列输出的关键合成装置, 以及相干合成单一孔径输出中的核心光学元件进行详细分析。最后简要对比了高能光纤激光器光束相干合成技术和非相干合成技术的优缺点和应用范围。
光纤激光器 相干合成 非相干合成 激光合束 fibre laser coherent combining incoherent combining laser beam combining 红外与激光工程
2018, 47(1): 0103011
赵翔 1,2,3,*郑也 1,2,3柏刚 1,2,3杨依枫 1,2[ ... ]周军 1,2,4,5
1 中国科学院上海光学精密机械研究所，上海 201800
2 上海市全固态激光器与应用技术重点实验室，上海 201800
3 中国科学院大学，北京 100049
4 南京先进激光技术研究院，江苏 南京 210038
5 南京中科神光科技有限公司，江苏 南京 210038
光纤中的非线性效应是限制高功率 光纤激光器发展的重要因素。通过抑制激光器时域的不稳定性(自 脉冲现象)，可以提升非线性效应的阈值。基于全光纤化的谐振 腔引入了简单的光纤珐珀腔，使噪声抖动降至原先的1/3，并实现了自脉冲 抑制的稳定的连续激光输出。这种简单的腔结构保持了较高的 斜率效率(76.5%)，实现了高功率的激光输出(48.7 W泵浦光产 生36.5 W激光)。这种腔结构中的全光纤化谐振腔不仅可以用作稳定的 连续激光运转激光器，而且还可以用作更高功率光纤放大器的种子，用于限 制非线性效应的产生。
掺镱光纤激光器 全光纤化 自脉冲 Yb-doped fibre laser all-fiberized self-pulsing
山东省科学院激光研究所 山东省光纤传感技术重点实验室, 济南 250014
分析了分布反馈光纤激光器的声波敏感机理, 发现阻断“弦”结构对声振动的传递和响应是隔声隔振封装工艺的关键.根据分析设计了一种主体为弧形中性轴线槽的封装结构, 分布反馈光纤激光器有源相移光栅在一定预拉力下粘结固定在封装结构的槽中, 光栅各点均贴附在弧形平面上.实验结果表明, 这种结构有效消除了声致弯曲等效应的影响, 使激光器窄线宽特性在外界声波和振动冲击下能够得到良好保持.同时, 实现了激光波长大范围的温度调谐, 波长温度调谐系数由10 pm/℃提高到30 pm/℃以上, 且激光器输出性能稳定.
光纤激光器 分布反馈光纤激光器 有源相移光纤光栅 隔声隔振 频率调制 Fibre laser Distributed feedback fibre laser Phase shifted fiber Bragg grating Acoustic and vibration isolation Frequency modulation
1 北京工业大学激光工程研究院，北京 100124
2 中国兵器装备研究院，北京 100089
采用 6 kW光纤激光器焊接 5 mm厚 TC4钛合金，试验研究了焊接工艺参数对焊缝成形的影响，分析了焊接接头微观组织和硬度，测试了室温下焊缝的力学性能。研究结果表明: 光纤激光焊接 5 mm厚钛合金，能够得到成形良好、无裂纹和气孔的焊接接头。接头各区域的显微硬度均高于母材，焊缝抗拉强度与母材相当。
钛合金 光纤激光焊接 焊缝成形 力学性能 titanium alloy TC4 fibre laser welding weld profile tensile strength
云南大学物理科学技术学院物理系, 云南 昆明 650091
采用轴向隐失波激励增益的方式, 使激光增益区域局限在光纤回音壁模式的模场区域内, 显著地降低了回音壁模式光纤激光辐射的抽运阈值, 由此形成一种低阈值的回音壁模式光纤激光器。在微焦耳量级的低抽运能量条件下, 用回音壁模式光纤激光器研究了激光染料的浓度效应。实验结果表明,随着激光染料浓度的增加, 回音壁模式激光辐射的波长向长波方向移动, 激光波长范围变宽。用回音壁模式染料激光的四能级模型得到激光上能级和所有能级上的分子数比值γ(λ)曲线后, 很好地解释了实验结果。低抽运阈值的回音壁模式光纤激光器, 为研究液体激光现象提供了极为便利的手段。
光纤激光器 回音壁模式 隐失波激励 波长红移 四能级激光模型
利用色散补偿光纤增加腔内色散，在主动锁模光纤环形激光器实验中得到了重复频率10 GHz，8个波长(19个波长)的输出脉冲。
光纤激光器 主动锁模 色散补偿光纤
