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
光纤光栅（FBG）在高功率光纤振荡器中发挥着重要作用，既可以作为谐振腔腔镜，又可以抑制受激拉曼散射（SRS）效应。使用飞秒激光在芯径为30 μm的大模场双包层光纤（LMA-DCF）上刻写了波长为1080 nm的FBG对以及波长为1135 nm的啁啾倾斜光纤光栅（CTFBG），利用FBG对搭建了全光纤振荡器，并使用CTFBG抑制了SRS，实现了9 kW激光功率输出，斜率效率为83.4%。研究结果有利于推动高功率FBG的研制和高功率光纤振荡器的发展。
光纤光学 飞秒激光 光纤振荡器 高功率激光器 受激拉曼散射 光纤光栅
李凤昌 1王鹏 1,2,3王小林 1,2,3,*奚小明 1,2,3[ ... ]陈金宝 1,2,3,*
1 国防科技大学 前沿交叉学科学院，长沙 410073
2 国防科技大学 南湖之光实验室，长沙 410073
3 国防科技大学 高能激光技术湖南省重点实验室，长沙 410073
当前，光纤激光器工作温度范围一般较窄，如果能够扩展激光器的工作温度范围，则有望在更多的环境和领域得到应用。近期，国防科技大学基于风冷结构的光纤耦合半导体激光器（LD）泵浦的全光纤振荡器方案，在−50～50 ℃超宽温范围内实现了1 kW量级的激光输出。通过优化系统设计，有望进一步提升宽温运行激光器的输出功率。
光纤激光器 光纤振荡器 宽温运行 风冷 fiber laser optical fiber oscillator wide temperature operation air cooling 强激光与粒子束
2023, 35(9): 091013
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
基于飞秒激光刻写技术和侧面泵浦耦合技术，实现了主光路无熔接点的千瓦级一体化全光纤激光振荡器。采用飞秒激光与相位模板结合的刻写方法，在大模场双包层掺镱光纤上制备了一对光纤光栅，构成激光谐振腔，并采用拉锥-熔合法在同一根增益光纤上制备了两个侧面泵浦耦合器。以中心波长为976 nm的半导体激光器为泵浦源，获得了最大功率为1052 W、中心波长为1070 nm的激光输出，光光转换效率约为73%，光束质量因子M2约为1.8。演示了一种紧凑稳定的一体化光纤激光振荡器系统，并验证了其在实现高功率、高光束质量激光输出方面的潜力，其对高功率光纤激光技术的发展与应用具有重要的价值。
光纤光学 光纤振荡器 光纤Bragg光栅 侧面泵浦耦合器 高功率光纤激光器 光学学报
2022, 42(23): 2306002
李宏业 1,2武柏屹 1,2,3,*王蒙 1,2,3,**赵晓帆 1,3[ ... ]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 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
采用飞秒激光相位模板动态刻写技术，在非载氢大模场双包层光纤(纤芯直径/内包层直径为20 μm/ 400 μm)上制备了中心波长约为1080 nm的光纤布拉格光栅对。高反射光纤布拉格光栅的反射率大于99%，低反射光纤布拉格光栅的反射率约为10%。利用这对光纤布拉格光栅搭建了高功率全光纤激光振荡器，实现了3.2 kW近单模激光输出，光束质量( M2)约为1.28，斜率效率约为77.9%。这是国内飞秒激光刻写的光纤布拉格光栅首次实现千瓦级以上的激光输出，研究结果对高功率光纤布拉格光栅的制备和高功率光纤振荡器的发展都有重要的意义。
光纤光学 飞秒激光 光纤布拉格光栅 高功率光纤振荡器 王小林 1,2,3,*张汉伟 1,2,3杨保来 1,2,3奚小明 1,2,3[ ... ]陈金宝 1,2,3
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
近年来,高功率掺镱光纤振荡器的输出功率和光束质量不断提升,在工业、科研等领域得到了越来越广泛的应用。目前,多模掺镱光纤振荡器的输出功率已经突破17.5 kW,近单模光纤振荡器输出功率已经突破8 kW。本文对掺镱光纤振荡器在科研和工业领域的研究现状进行详细介绍,分析掺镱光纤振荡器未来的发展趋势;对进一步提升掺镱光纤振荡器功率和光束质量的各项关键技术进行剖析,给出了万瓦级近单模高功率掺镱光纤振荡器的技术方案,以期为更高功率光纤振荡器的发展提供技术参考。
光纤激光器 光纤振荡器 非线性效应 模式不稳定性 功率提升 叶云 1,2,3王小林 1,2,3,*史尘 1,2,3张汉伟 1,2,3[ ... ]许晓军 1,2,3,**
1 国防科技大学前沿交叉学科学院, 湖南 长沙 410073
2 高能激光技术湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410073
3 大功率光纤激光湖南省协同创新中心, 湖南 长沙 410073
与采用主振荡功率放大结构的光纤激光器相比,光纤激光振荡器具有结构紧凑、成本低廉、抗反射回光能力强、稳定性好等优点。随着光纤器件和工艺的发展,全光纤激光振荡器实现了5 kW近衍射极限输出。围绕掺镱光纤激光振荡器,详细介绍了空间结构振荡器和全光纤结构振荡器的研究进展及其面临的问题。根据高功率光纤激光振荡器的主要限制因素非线性效应和模式不稳定,从特殊设计增益光纤和振荡器全局优化设计两方面,初步探讨了进一步提升高功率光纤振荡器功率的技术途径,以期为实现万瓦量级单模光纤激光振荡器提供参考。
激光器与激光光学 掺镱光纤 光纤振荡器 非线性效应 模式不稳定 激光与光电子学进展
2018, 55(12): 120006
1 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
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 南京先进激光技术研究院, 江苏 南京 210038
4 南京中科神光科技有限公司, 江苏 南京 210038
光谱合成技术是一种有效的突破单根光纤激光器输出极限, 得到更高亮度的激光输出的方法。介绍了一种外腔振荡式单路光源的光纤激光光谱合成方案, 相比于现行的主振荡功率放大(Master Oscillator Power-Amplifier, MOPA)式单路光源的单光栅合成方案, 具有结构紧凑、阵列规模扩展能力强的优点。对该方案进行建模, 分析了合成系统中不同波长的单路激光光源的位置关系, 并对系统中的光纤排布、转换透镜像差等因素对合成效果的影响进行了仿真计算。搭建实验系统进行了初步的实验验证, 与理论结果能够吻合。对下一代光谱合成系统的构建以及光学元件的选择具有重要的指导意义。
光谱合成 光纤激光 光纤振荡器 衍射光栅 spectral beam combining fiber laser fiber oscillator diffraction grating 红外与激光工程
2018, 47(1): 0103008
国防科学技术大学光电科学与工程学院， 湖南 长沙 410073
光纤纤芯中不同的掺杂分布对高功率多模光纤振荡器输出特性有重要的影响。通过建立多模光纤振荡器理论模型，求解光纤振荡器速率方程组，数值模拟了均匀型及抛物线型Yb3+掺杂的双包层增益光纤接入激光器时的输出特性；并针对纤芯75%区域内均匀掺杂Yb3+的情况，通过引入模式耦合系数矩阵，分析了掺杂分布对光纤振荡器输出特性的影响。计算结果表明,不同的Yb3+掺杂分布对振荡输出特性的影响存在差异；通过设计光纤内Yb3+掺杂分布规律和形状，可有效抑制多模光纤振荡器中的高阶模式，从而使多模光纤振荡器实现基模输出。
激光器 高功率多模光纤振荡器 Yb3+掺杂分布 基模 高阶模
