杨保来 1,2,3王鹏 1,2,3奚小明 1,2,3马鹏飞 1,2,3[ ... ]王泽锋 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 高能激光技术湖南省重点实验室,湖南 长沙 410073
综述了近年来公开报道的LD泵浦光纤激光器的研究进展及典型结果,分为光纤激光振荡器、光纤激光放大器和“振荡+放大一体化”激光器3个部分进行介绍。在光纤激光振荡器部分,介绍了空间结构光纤振荡器和全光纤结构光纤振荡器的发展及典型结果;在光纤放大器部分,重点对大于5 kW功率的典型光纤放大器进行介绍;最后,对改进的“振荡+放大一体化”激光器的典型结果及技术优势进行介绍。
掺镱光纤 高功率 光纤激光振荡器 光纤激光放大器 光学学报
2023, 43(17): 1714005
强激光与粒子束
2023, 35(8): 081003
杨天利 1,2,3杨晶 1,2,4,*周王哲 1,2,3李雪鹏 1,2,4[ ... ]彭钦军 1,2,4
1 中国科学院 理化技术研究所 固体激光重点实验室,北京 100190
2 中国科学院 理化技术研究所 功能晶体与激光技术重点实验室,北京 100190
3 中国科学院大学,北京 100049
4 齐鲁中科光物理与工程技术研究院,济南 250000
高功率、高重复频率纳秒脉冲激光广泛应用于激光切割、激光焊接等领域。随着激光重复频率的提升,特别是高于50 kHz时,单个周期有限的时间内难以积累足够的上能级粒子,调Q脉冲的稳定性成为了激光器设计的难点。当前主要采用主振荡器的功率放大器(MOPA)方案,直接振荡获得兼具高功率、高重复频率及高光束质量的纳秒脉冲激光还比较困难。通过对激光动力学过程的仿真模拟,定量分析了高重复频率调Q过程中脉冲强度稳定性与泵浦速率的关系,并利用负透镜使振荡器工作在具有较大基模体积的热近非稳区,实现了Nd:YAG声光调Q激光振荡器在高重复频率、高功率、高光束质量三方面的均衡设计。首次利用侧泵模块实现了100 kHz高功率高光束质量纳秒脉冲激光的直接振荡产生,脉冲强度的离散系数仅为0.041,激光输出功率超过142 W,脉冲宽度为165 ns,光束质量因子M2为1.5。
激光振荡器 高重复频率 声光调Q 纳秒 高光束质量 laser oscillator high repetition rate acousto-optic Q-switched nanosecond high beam quality 强激光与粒子束
2023, 35(7): 071006
华中科技大学武汉光电国家研究中心,湖北 武汉 430074
基于改进的化学气相沉积(MCVD)工艺,结合溶液掺杂技术,成功制备出11 µm/125 µm掺镱保偏光纤,并研究了其激光性能。该光纤的纤芯数值孔径为0.09,双折射系数值为3.0×10-4,915 nm和976 nm处的包层吸收系数分别为2.48 dB/m和7.05 dB/m。搭建了全光纤振荡器结构测试平台,当掺镱保偏光纤长度为2.25 m、976 nm泵浦功率为57 W时,实现了最大输出功率为48.9 W、斜率效率为85.5%的激光输出,输出光谱呈洛伦兹型。
激光光学 光纤光学 光纤激光振荡器 光纤测试 掺镱保偏光纤
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
为研究掺镱光纤(YDF)光子暗化效应对高功率高亮度光纤激光器的影响,利用25/400 μm大模场YDF和915 nm半导体泵浦源搭建了光纤激光振荡器,输出功率可达5 kW,输出激光为近单模。对该光纤激光振荡器进行满功率拷机时出现了光子暗化现象,激光器输出功率急剧下降,输出激光时域中呈现出强烈的横向模式不稳定性(TMI)现象。经过多次测试后发现:后向泵浦时该光纤激光振荡器的TMI效应对应的泵浦功率阈值和输出功率阈值均出现一定程度的下降(约为14%),与传统理论相符;前向泵浦时TMI效应对应的泵浦功率阈值和输出功率阈值出现一定程度的上升(约为15%),这与传统理论不相符,需进一步开展研究。最终,该光纤激光振荡器输出功率受到光子暗化效应的影响无法维持在5 kW功率水平。
光纤光学 掺镱光纤 光子暗化 光纤激光振荡器 横向模式不稳定 光学学报
2022, 42(23): 2306001
强激光与粒子束
2022, 34(10): 104001
强激光与粒子束
2022, 34(8): 081004
1 江苏师范大学物理与电子工程学院江苏省先进激光材料与器件重点实验室,江苏 徐州 221116
2 江苏中红外激光应用技术产业研究院,江苏 徐州 221116
3 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室,陕西 西安 710119
1 μm波段超快激光器在材料表面改性、材料微加工等有着广泛的应用前景。激光振荡和放大技术能增强谐振腔的模式选择能力,激光增益和补偿器件可以提高激光峰值功率,进一步减小输出激光的脉冲宽度。主要概述了1 μm波段周期量级的超快激光振荡器(纯被动锁模、孤子锁模、克尔透镜锁模)、超快激光放大器(啁啾脉冲放大、脉冲整形、非线性压缩技术),以及1 μm超快激光器的调控器件与系统(激光增益介质、色散调控器件、高阶横模产生以及超快激光智能化控制)的最新研究进展。最后展望了1 μm周期量级超快激光器的发展前景和趋势。
激光器 超快激光振荡器 1 μm周期量级脉冲 脉冲放大 脉冲整形 激光与光电子学进展
2022, 59(11): 1100003
1 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院上海高等研究院, 上海 201210
设计了一个以蓝宝石晶体作为布拉格反射镜构成的谐振腔系统,控制X光脉冲辐射束的状态以实现其在一个开放腔中的稳定传输,进而形成振荡。以两块平面晶体布拉格反射镜构成的开放稳定腔系统为模型,通过计算其传输矩阵和分析辐射束横向稳定性条件,得到了谐振腔中两块透镜的焦距和间距的关系。优化该谐振腔系统设计参数使之满足增益最大化条件,即辐射束瑞利长度ZR与电子束聚焦参数Zβ匹配。使用X射线追迹软件SHADOW进行光学追迹模拟。模拟结果显示,辐射束在整个谐振腔系统中传输的单程损耗小于20%,在谐振腔中振荡一个周期后的状态与初始状态虽然有所差异但仍可接受。模拟结果表明了该谐振腔系统光学设计参数的可行性。
X射线光学 自由电子激光 布拉格反射镜 X射线自由电子激光振荡器 布拉格衍射 光学学报
2022, 42(11): 1134017
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