1 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
3 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室，上海 201800
4 中国科学院大学杭州高等研究院，浙江 杭州 310024
近年来，窄线宽光纤激光器由于在光束合成、引力波探测等领域的重要应用价值而引起国内外研究人员们的广泛关注。然而，受激布里渊散射（SBS）与模式不稳定（TMI）严重限制了窄线宽光纤激光功率的进一步提升。目前，提升窄线宽光纤激光输出功率的方法主要集中于对光纤激光器系统层面的改进和优化。本文从光纤的材料和结构两个方向简要介绍了近年来用于窄线宽光纤激光器和放大器的掺镱石英玻璃光纤领域取得的相关研究成果，并对窄线宽光纤激光技术的未来发展趋势进行了展望。
光纤材料 掺镱石英玻璃 受激布里渊散射 模式不稳定性 激光与光电子学进展
2022, 59(15): 1516011
1 中国科学院上海光学精密机械研究所 强激光材料重点实验室, 上海201800
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥230026
3 中国科学院大学, 北京100049
4 国科大杭州高等研究院, 浙江 杭州310024
采用改进的化学气相沉积技术结合液相掺杂工艺制备了低损耗Bi掺杂高磷石英基光纤, P2O5摩尔分数高达7.2%, 光纤的背景损耗为18 dB/km@1 550 nm。进一步采用1 240 nm的可调谐拉曼激光器泵浦自制Bi掺杂高磷石英基光纤, 在1 355~1 380 nm波段实现净增益, 在1 355 nm波长处的最高增益为5.14 dB。这是国内首次制备出低损耗掺铋高磷石英基光纤, 并基于该掺铋光纤实现了近红外波段的净增益放大。
Bi掺杂高磷石英基光纤 宽带放大 光纤光学 highly phosphorus and bismuth co-doped silica fibe broadband amplifier fiber optics
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 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
4 上海大恒光学精密机械有限公司, 上海 201800
通过实验和理论相结合的方式,从热透镜效应角度研究了Er 3+,Yb 3+∶glass在激光二极管(LD)端面抽运条件下的激光输出能量,建立起LD抽运重复频率、Er 3+,Yb 3+∶glass热光系数与空腔运转斜率效率、调Q输出脉冲能量之间的关系。采用平凹腔结构,并以Co 2+∶MgAl2O4作为调Q开关,设计了LD端面抽运被动调Q激光器,实验结果发现,当热焦距大于前腔面光斑半径最小值对应的热焦距时,空腔运转斜率效率与材料的热光系数呈负相关,调Q输出脉冲能量与热光系数及抽运重复频率均呈负相关。基于理论研究,通过热焦距公式、稳定谐振腔的矩阵计算法以及被动调Q的速率方程进行数值模拟,解释并验证上述实验现象。结果显示,可通过降低抽运重复频率和选择低热光系数的Er 3+,Yb 3+∶glass等方式降低热透镜效应实现高脉冲能量的输出。
激光器 热透镜效应 输出能量 Er
3+ Yb
3+∶glass; 抽运重复频率 热光系数 中国激光
2021, 48(17): 1701002
Author Affiliations
Abstract
1 School of Materials Science and Engineering, Shanghai University, Shanghai 200444, China
2 Key Laboratory of High Power Laser Materials, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
3 Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences, Hangzhou 310024, China
In this work, a heavily Er-doped fiber with an 8 µm core diameter and a numerical aperture of 0.13 was prepared by the modified chemical vapor deposition (MCVD) technique combined with the sol-gel method. The background loss and absorption coefficient at 1530 nm were measured to be 20 dB/km and 128 dB/m, respectively. Thanks to the sol-gel method, the fiber showed a good doping homogeneity, which was confirmed through unsaturable absorption measurement. The net gains of three 25, 45, and 75-cm-long fibers were measured in the range of 1520 to 1600 nm, and the highest gain reached above 23 dB at both 1530 and 1560 nm in 25 and 75-cm-long fibers, respectively. The short-cavity laser performance was measured using centimeter-scale fibers. The maximum output power of 12 mW was demonstrated in a 6.5-cm-long active fiber with a slope efficiency of 20.4%. Overall, the prepared heavily Er-doped silica fiber is a promising item to be applied in a high-repetition-rate or single-frequency fiber laser.
erbium-doped fiber short-cavity fiber laser sol-gel method Chinese Optics Letters
2021, 19(11): 110603
