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。

由于很多实际应用中需要光斑环形分布, 因此太赫兹高斯光束整形环形光束的研究具有重要的理论和应用价值。文中利用GS算法设计相位板, 将太赫兹波段的高斯光束整形为环形光束。讨论了刻蚀台阶数量对该波段相位板整形结果的影响。对不同传输距离进行了仿真计算, 并在实验中将热释电相机PyrocamⅢ作为实验中的探测器对不同传输距离进行了实验。实验结果表明, 实验结果与仿真计算结果接近。

定义了光阱的有效捕获力,然后在几何光学范围内计算了环形光束形成的光阱――空心光阱的有效捕获力,并把空心光阱与实心光阱产生的光阱有效捕获力作了比较。数值计算结果得到空心光阱的有效捕获力大大提高,光阱的稳定性也随之提高;而且空心光阱对捕获对象的热损伤效应相应减小。