Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic Engineering and Optoelectronic Technology, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing, China
2 MIIT Key Laboratory of Advanced Solid Laser, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing, China
With the increasing power of fiber lasers, single chirped and tilted fiber Bragg gratings (CTFBGs) cannot completely mitigate continuously enhanced system-excited stimulated Raman scattering (SRS). Although improving the loss rate of a single CTFBG or cascading multiple CTFBGs can provide better suppression of the stronger SRS, excessive insertion loss may cause significant attenuation of the output power. Confronting the challenge, we firstly present an SRS mitigation method based on a dual-structure fiber grating in this paper. The dual-structure fiber grating comprises a CTFBG and a fiber Bragg grating structure, which were designed and fabricated on a passive 25/400 double-clad fiber. To evaluate the performance of the grating, a 3 kW fiber master oscillator power amplifier laser is established. The experimental results demonstrate that the SRS mitigation rate of the grating is greater than 30 dB (99.9%), whereas the insertion loss is only approximately 3%, thus allowing for minimal deterioration of the output power. This solves the contradiction between high suppression rate and high insertion loss faced by CTFBGs, which in turn makes dual-structure fiber gratings particularly suitable for mitigating SRS in 3–5 kW high-power fiber lasers.
dual-structure fiber grating fiber optics component high-power fiber laser stimulated Raman scattering High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(6): 06000e92
1 国防科技大学前沿交叉学科学院,湖南 长沙 410073
2 国防科技大学信息通信学院,湖北 武汉 430034
3 国防科技大学南湖之光实验室,湖南 长沙 410073
4 高能激光技术湖南省重点实验室,湖南 长沙 410073
高功率光纤激光器中的热效应是影响激光器稳定运行的重要因素。为了增加高功率光纤激光器的稳定性,对高功率光纤激光器的纤芯温度进行测量至关重要。本文首先介绍了利用光纤光栅与光频域反射技术测量增益光纤纤芯温度的方法,分析了不同光纤激光器与放大器纤芯温度分布的测量结果。而后介绍了纤芯温度分布式在线测量方法在高功率光纤激光器热效应与非线性效应调控等方面的应用,为高功率光纤激光器性能提升研究提供了参考。
高功率光纤激光器 纤芯温度测量 光纤传感 光频域反射技术 光学学报
2023, 43(17): 1714006
强激光与粒子束
2023, 35(7): 071005
强激光与粒子束
2023, 35(4): 041005
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
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
基于飞秒激光刻写技术和侧面泵浦耦合技术,实现了主光路无熔接点的千瓦级一体化全光纤激光振荡器。采用飞秒激光与相位模板结合的刻写方法,在大模场双包层掺镱光纤上制备了一对光纤光栅,构成激光谐振腔,并采用拉锥-熔合法在同一根增益光纤上制备了两个侧面泵浦耦合器。以中心波长为976 nm的半导体激光器为泵浦源,获得了最大功率为1052 W、中心波长为1070 nm的激光输出,光光转换效率约为73%,光束质量因子M2约为1.8。演示了一种紧凑稳定的一体化光纤激光振荡器系统,并验证了其在实现高功率、高光束质量激光输出方面的潜力,其对高功率光纤激光技术的发展与应用具有重要的价值。
光纤光学 光纤振荡器 光纤Bragg光栅 侧面泵浦耦合器 高功率光纤激光器 光学学报
2022, 42(23): 2306002
强激光与粒子束
2022, 34(3): 031002
1 南京理工大学 电子工程与光电技术学院,江苏 南京 210094
2 南京理工大学 先进固体激光工业和信息化部重点实验室,江苏 南京 210094
目前光纤光栅在高功率连续光纤激光器中的应用主要有两个方面,一是作为谐振腔腔镜,二是用来抑制激光器的非线性效应。首先论述了光纤光栅作为腔镜技术的发展现状,然后着重论述了能够抑制光纤激光器中非线性效应的特殊光纤光栅的发展状况。并详细描述了倾斜布拉格光纤光栅抑制受激拉曼散射和受激布里渊散射、长周期光纤光栅抑制受激拉曼散射以及相移长周期光纤光栅抑制自相位调制或四波混频等非线性效应引起的光谱展宽的研究进展。最后展望了光纤光栅在高功率光纤激光器领域的发展趋势,认为光纤光栅将朝着更高承载功率与长波长方向发展,同时认为基于飞秒激光刻写的光纤光栅技术、能够同时抑制多种非线性效应的光纤光栅技术、以及基于光纤光栅的光纤激光器激光偏振控制技术等将成为新的研究热点。
高功率光纤激光器 光纤光栅 谐振腔腔镜 非线性效应抑制 high-power fiber laser fiber grating cavity mirror nonlinear effects suppression 红外与激光工程
2022, 51(2): 20210908
熔池的几何特征参数,会在激光焊接过程中反映出焊接质量。激光焊接视觉系统可对熔池几何特征参数进行实时获取,对焊接质量监控及实现焊接自动化非常重要。健全了高功率光纤激光器深熔焊过程检测视觉系统,系统性分析图像处理算法,对熔池图片边缘进行有效提取,避免发生较大的干扰,实现熔池几何特征参数的准确在线测量。提出了一种运用熔池先验信息的闭凸活动轮廓模型的方法,不仅能够准确实现熔池几何特征参数的在线测量,同时有更好的灵活性和适应性。与气球模型算法测量误差比较,闭凸活动轮廓模型测量结果稳定,最大误差低于13.15%,而气球模型测量误差高于132.92%,说明该方法具有良好的去除干扰的效果。该算法速度较快,能够在线准确监测熔池几何特征参数。
高功率光纤激光器 深熔焊 熔池 状态监控 云计算平台 温度场 high power fiber laser deep penetration welding molten pool state monitoring cloud computing platform temperature field