强激光与粒子束
2024, 36(1): 011001
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
研制了一款输入输出均为50 μm大芯径信号光纤的高泵浦光耦合效率、高光束质量保持的(6+1)×1反向泵浦/信号合束器。利用仿真软件分析了锥区长度、拉锥比例以及玻璃管折射率对泵浦光耦合效率的影响,纤芯轴向偏移量对信号光传输效率及光束质量的影响。合束器的制作中,使用半掺氟的薄壁玻璃管提高泵浦臂性能,泵浦耦合效率大于98.5%,无主动制冷情况下温升小于10 ℃/kW。采用包层腐蚀变径技术保证信号光纤在组束过程中纤芯不变形,并通过光束质量因子反馈对准熔接,实现了高光束质量保持的合束器的研制,光束质量退化比仅为3.4%。在合束器信号光纤尾端制作包层光滤除器并熔接端帽构成一体化器件,应用于单级主振荡功率放大结构的窄线宽激光系统中,实现了4.1 kW近单模输出,拉曼抑制比为40.5 dB。
泵浦/信号合束器 高功率光纤激光 光束质量
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室,上海 201800
2 张江实验室,上海 201210
3 中国科学院大学材料与光电研究中心,北京 100049
研究了薄片激光器中晶体与热沉的封装技术和核心技术,采用薄片晶体与金刚石热沉的光胶工艺,自主设计并研制了5 mm口径的YAG/Yb∶YAG复合薄片激光模块,分析了该薄片激光模块的多通泵浦系统,建立了晶体热效应数值仿真模型,实验测量了在2.2 kW/cm2泵浦功率密度、940 nm泵浦波长下薄片晶体的热焦距为445.6 mm;采用基于光胶工艺封装的薄片激光模块搭建连续激光器,在70 W泵浦功率下获得了18.75 W功率的基横模输出,斜率效率和光光转换效率分别为36.59%和26.79%。
激光器 薄片激光器 多通泵浦 热效应 连续激光器 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0514003
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
模式不稳定是限制当前高功率光纤激光器功率提升的主要因素。在近单模光纤激光器中,一般采用减小光纤弯曲直径的方法增加高阶模损耗、提升模式不稳定阈值;然而,少模光纤激光器中存在多个高阶模式,会导致动态模式不稳定(TMI)阈值随着弯曲直径减小而降低的反常模式不稳定现象。基于纤芯/包层直径为30/600 μm的双包层掺镱光纤以及具有不同直径的光纤水冷柱,设计了一台后向泵浦的高功率光纤放大器,研究了该激光器中的反常模式不稳定现象。结果表明:当采用中心波长为976 nm的稳波长激光二极管(LD)作为泵浦源时,随着增益光纤弯曲直径由13 cm增加至16 cm,激光器的TMI阈值由1650 W提升至3740 W,提升幅度约为1.27倍,输出激光的相对亮度提升了87%。光纤弯曲直径的增加虽然会带来输出激光光束质量的轻微退化,但输出激光的相对亮度能够大幅提升。最终,结合光纤弯曲以及泵浦波长优化,实现了7.1 kW高亮度光纤激光输出,相对亮度为1293。
光纤光学 光纤放大器 反常模式不稳定 光纤弯曲 泵浦波长优化
1 江苏师范大学江苏省先进激光材料与器件重点实验室,江苏 徐州 221116
2 山东大学光学高等研究中心,山东 青岛 266237
3 同济大学高等研究院物理科学与工程学院,上海 200092
4 江苏省先进激光材料与器件国际合作联合实验室,江苏 徐州 221116
单晶光纤(SCF)具有长径比高、比表面积大、散热好等优势,近年来成为高功率激光振荡器及放大器的选择材料之一。采用光线追迹法,模拟分析了泵浦光在Tm∶YAG SCF中的传播模式及强度分布情况。采用1.7 μm激光二极管(LD)作为泵浦源进行共振泵浦,将模式匹配和泵浦光导波传输结构相结合,实现了Tm∶YAG SCF连续激光运转,在~2.02 μm处获得了7.85 W的功率输出,对应入射泵浦功率的斜效率为46.3%。
激光器 固体激光器 共振泵浦 Tm∶YAG单晶光纤 泵浦导波
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Microscale Optoelectronics, College of Electronics and Information Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
2 Shenzhen Key Laboratory of Ultraintense Laser and Advanced Material Technology, Center for Advanced Material Diagnostic Technology, College of Engineering Physics, Shenzhen Technology University, Shenzhen 518118, China
We demonstrate the generation of a unique regime of multiple solitons in a Tm-doped ultrafast fiber laser at ∼1938.72 nm. The temporal pulse-to-pulse separation among the multiple solitons, 10 in a single-pulse bunch, increases from 0.89 ns to 1.85 ns per round trip. In addition, with the increasing pump power, the number of bunched solitons increases from 3 up to 24 linearly, while the average time separation in the soliton bunch varies irregularly between ∼0.80 and ∼1.52 ns. These results contribute to a more profound comprehension of nonlinear pulse dynamics in ultrafast fiber lasers.
mode-locked fiber laser multiple solitons pump hysteresis pulse-to-pulse interval Chinese Optics Letters
2024, 22(3): 031405
国防科技大学前沿交叉学科学院,湖南 长沙 410073
半导体泵浦碱金属激光器近年来发展迅速,其高能高效、轻量紧凑和单口径输出的优势日渐凸显。本文综述了碱金属激光器的技术特点,回顾其发展历程,重点对功率放大的关切因素进行了梳理和评估,同时对新兴的类碱金属激光器的发展进行了介绍。
激光器 高能激光 半导体泵浦 气体激光 碱金属激光 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0114002
Author Affiliations
Abstract
Department of Electronic Engineering, School of Electronic Science and Engineering (National Model Microelectronics College), Xiamen University, Xiamen 361005, China
We present a study on a watt-level acousto-optically Q-switched Pr:YLF laser at three different repetition rates (10 kHz, 20 kHz, and 50 kHz) for the first time, to the best of our knowledge. The corresponding average output powers and pulse widths were measured to be 1.14 W, 1.2 W, and 1.32 W, and 40 ns, 52 ns, and 80 ns, respectively. A maximum pulse energy of 0.11 mJ was obtained, corresponding to a peak power of up to 2.8 kW at a repetition rate of 10 kHz. The simulated dynamics of a fast Q-switched Pr:YLF laser is in agreement with the experiment. The laser’s ability to generate stable pulses with high peak power and short pulse width makes it highly desirable for various practical applications, such as laser machining and material processing.
red pulsed laser Pr:YLF diode pump acousto-optical Q switching Chinese Optics Letters
2024, 22(1): 011402
1 北京理工大学机械与车辆学院激光微纳制造研究所,北京 100081
2 北京化工大学材料科学与工程学院,北京 100029
飞秒激光液相烧蚀技术具有局部、瞬时、超快、超强等典型极端制造特点,在精密加工和纳米材料合成领域展现了独特优势。然而,飞秒激光液相烧蚀是跨多时间、空间尺度,多物理化学现象耦合的复杂过程,现阶段研究缺乏全面有效手段、对机理理解不足。简要介绍了飞秒激光液相烧蚀的基本过程和相关超快观测技术的发展历程,并进一步总结了超快观测技术在光丝、溶剂化电子、等离子体、气泡演化等过程中的应用。最后总结了飞秒激光液相烧蚀方法、观测和机理研究存在的问题,并基于现有问题对未来飞秒激光液相烧蚀中可能应用的超快观测技术进行了展望。
激光技术 飞秒激光 液相烧蚀 极端制造 泵浦探测 超快动力学 纳米颗粒