1 四川大学 电子信息学院，成都 610065
2 河南理工大学 物理化学系，河南 焦作 454000
3 华北光电技术研究所，北京 100015
针对高功率掺镱双包层光纤激光器热效应引起的光纤损伤情况，由热传导方程，结合边界条件推导了两端泵浦情况下双包层光纤激光器光纤内的温度分布及热效应引起的应力分布，并对光纤内的温度分布和应力分布进行了数值模拟.结合模拟结果，对光纤的损伤进行了解释,分析了引起光纤热效应的主要因素.对两端泵浦情况的模拟与分析符合高功率光纤激光器的实际工作情况，这对优化高功率光纤激光器的设计有一定的参考价值.
高功率掺镱双包层光纤激光器 热效应 温度分布 应力分布 High-power Yb-doped double-clad fiber lasers Thermal effect Temperature distribution Thermal stress distribution
1 西北大学 信息科学与技术学院, 陕西 西安 710069
2 电气通信大学 激光科学研究中心, 日本 东京 182-8585
3 陕西延安职业技术学院, 陕西 延安 716000
4 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
通过在腔内放置汇聚型布儒斯特角轴锥体, 并对增益光纤采用双端泵浦, 实验上实现了掺镱双包层光纤激光器的径向偏振模振荡.对增益光纤的末端做了斜角抛光, 抑制了光纤端面间的寄生振荡, 减小了在低泵浦功率下被放大的自发辐射光份额.该激光器的域值约为175 mW, 斜率效率13.8%, 激发波长约1085 nm.当泵浦功率达到最大值460 mW时, 获得了39 mW的激光输出功率, 其光束偏振纯度和圆柱形对称性有显著改善.
掺镱双包层光纤激光器 布儒斯特角轴锥体 径向偏振 Ytterbium-doped double-clad fiber laser Radial polarization Brewster axicon
1 国防科学技术大学 光电科学与工程学院，长沙 410073
2 中国空气动力研究与发展中心，绵阳 621000
高功率光纤激光器在定向能领域有着重要的应用。为了研究双包层光纤激光器的输出特性，采用数值模拟和实验研究的方法，进行了理论分析和实验验证。用国产大芯径掺镱光纤搭建了双包层光纤激光器，获得了1092nm的激光输出，功率为1．6W。结果表明，光纤最佳长度与后腔镜和抽运功率有很大关系，通过优化设计后腔镜，选取最佳后腔镜信号光反射率R2，可获得最大激光功率输出，提高激光器效率，获得特定的稳定的纵模输出，优化系统的性能。
激光技术 掺镱双包层光纤激光器 数值模拟 后腔镜 laser technique Yb-doped double-clad fiber laser numerical simulation back-cavity mirror
使用20 W/1.06 μm掺镱双包层光纤激光器作为抽运源, 抽运由300 m国产掺磷光纤和光纤光栅构成的级联拉曼谐振腔, 进行了高功率1.48 μm级联拉曼光纤激光器的实验研究。实验研究了不同反射率的输出光纤光栅对拉曼激光阈值和激光效率的影响。结果表明激光阈值随输出光纤光栅反射率的增加而减小。当使用25.7%的输出光纤光栅时, 激光器具有最大的转换效率, 在入腔抽运功率为12.1 W时, 获得了最大2.8 W/1.48 μm连续波激光输出, 相应的激光斜率效率和转换效率分别为31.3%和23.1%。通过监测1.48 μm激光的最大输出功率, 2 h内的功率波动小于5%。
激光器 拉曼激光器 国产掺磷光纤 高功率 掺镱双包层光纤激光器
国防科技大学,光电科学与工程学院,长沙,410073
使用国产掺镱双包层光纤搭建了双包层激光器实验系统.将透射率不同的反射镜作为后腔镜进行了激光器输出激光光谱和功率测量.根据激光器数学模型和增益理论,分析了实验中后腔镜参量对激光器输出特性的影响,并深入讨论了后腔镜透射率与激光器输出波长之间的关系.实验表明:后腔镜与激光器输出激光功率和波长紧密联系,通过调节后腔镜的透射率可以优化系统的输出激光特性.
掺镱双包层光纤激光器 反射率 后腔镜
利用松弛迭代法数值求解分段抽运方式下光纤激光器的稳态速率方程组,提出了基于遗传算法对分段抽运的功率大小和光纤长度进行同时优化的方法从而实现了最佳温度分布,分析比较了双端抽运和多段抽运方式下的最佳光纤长度,最高工作温度和效率,研究表明,分段抽运方式较双端抽运方式,一方面最高工作温度大大降低并具有更为平坦的温度分布,另一方面由于最佳光纤长度的增加使得信号光衰减变大,从而导致效率略有下降.
掺镱双包层光纤激光器 热效应 松弛迭代法 遗传算法
1 赣南师范学院 物理与电子科学系，赣州 341000
2 江西应用技术职业学院，赣州 341000
掺镱双包层光纤激光器是国际上近年来发展的一种新型固体激光器，它具有光束质量好、体积紧凑、效率高等优点。介绍了高功率掺镱双包层光纤激光器的原理特点、发展现状及其应用前景。可以预计这种新型激光器必将逐步取代传统激光器。
激光器 光纤激光器 双包层光纤激光器 掺镱双包层光纤激光器 光通信 激光加工 lasers fiber laser double-clad fiber laser Yb-doped double-clad fiber laser optical communication laser processing
1 西南交通大学计算机与通信工程学院,四川,成都,610031
2 电子科技大学宽带光纤传输与通信系统技术国家重点实验室,四川,成都,610054
针对高功率掺镱双包层光纤激光器(DCFL)的热效应,由热传导方程并借助速率方程模型导出温度分布的解析解,研究了泵浦方式和泵浦吸收系数对DCFL腔内温度的影响.结果表明:温度沿径向的变化与轴向相比可以忽略;采用传统端面泵浦会导致DCFL局部温度过高,实际中应使用两端对称泵浦方式;而减小泵浦吸收系数虽可改善温度特性但会降低系统的输出功率.进一步分析得出,综合采用分段泵浦方式和不均匀泵浦吸收系数可实现温度分布和输出功率的最佳匹配.
掺镱双包层光纤激光器 热效应 温度分布 热传导方程 Yb-doped double-clad fiber lasers Thermal effects Temperature distribution Thermal conductive equations
