王嘉伟 1李智贤 1,2,3付敏 1田鑫 1[ ... ]王泽锋 1,2,3
作者单位
摘要
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 
中国激光
2024, 51(6): 0601007
李昊 1,2陈金宝 1,2叶新宇 1,2王崇伟 1,2[ ... ]王泽锋 1,2,**
作者单位
摘要
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
啁啾倾斜光纤布拉格光栅(CTFBG)是高功率光纤激光系统中抑制受激拉曼散射(SRS)的关键器件。使用飞秒激光在50 μm/400 μm光纤上研制了可承受10 kW激光功率的CTFBG。CTFBG插入损耗为0.03 dB,制冷后的功率温升系数仅为2.4 ℃/kW,验证了飞秒激光刻写的CTFBG具有优异的功率承受能力。
光纤光学 飞秒激光 高功率光纤激光器 受激拉曼散射 光纤布拉格光栅 啁啾倾斜光纤布拉格光栅 
中国激光
2024, 51(2): 0215001
肖虎 1,2李瑞显 1,2吴函烁 1,2黄良金 1,2[ ... ]陈金宝 1,2,***
作者单位
摘要
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
级联泵浦方案具有泵浦光亮度高、量子亏损小、光纤热负荷低、模式不稳定阈值高等优势,是获得高功率光纤激光的主要技术方案。目前,万瓦级高光束质量光纤激光的实现在非线性效应抑制和模式控制等方面遇到困难。本文介绍了国防科技大学近年来在高光束质量级联泵浦光纤激光器方面的研究进展,并对功率和光束质量进一步提升的可行途径进行了分析。
高功率光纤激光器 级联泵浦 受激拉曼散射 光束质量 
光学学报
2023, 43(17): 1714009
Author Affiliations
Abstract
Laser Fusion Research Center, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, China
We present a theoretical study of mode evolution in high-power distributed side-coupled cladding-pumped (DSCCP) fiber amplifiers. A semi-analytical model taking the side-pumping schemes, transverse mode competition, and stimulated thermal Rayleigh scattering into consideration has been built, which can model the static and dynamic mode evolution in high-power DSCCP fiber amplifiers. The mode evolution behavior has been investigated with variation of the fiber amplifier parameters, such as the pump power distribution, the length of the DSCCP fiber, the averaged coupling coefficient, the number of the pump cores and the arrangement of the pump cores. Interestingly, it revealed that static mode evolution induced by transverse mode competition is different from the dynamic evolution induced by stimulated thermal Rayleigh scattering. This shows that the high-order mode experiences a slightly higher gain in DSCCP fiber amplifiers, but the mode instability thresholds for DSCCP fiber amplifiers are higher than those for their end-coupled counterparts. By increasing the pump core number and reducing the averaged coupling coefficient, the mode instability threshold can be increased, which indicates that DSCCP fibers can provide additional mitigation strategies of dynamic mode instability.
distributed side-coupled cladding-pumped fiber high-power fiber lasers mode degradation mode instability 
High Power Laser Science and Engineering
2021, 9(4): 01000e58
作者单位
摘要
国防科技大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
增益光纤中的热效应是限制高功率光纤激光器输出功率的重要因素之一。采用基于分布式温度传感的方法对光纤激光器增益光纤的温度进行测量,有助于对光纤激光器形成保护,并有望对热致模式不稳定(MI)等非线性效应的产生机理提供一种新的认知手段。介绍了目前国内外主要的分布式光纤传感技术,重点介绍了光频域反射法(OFDR)、布里渊光时域分析(BOTDA)、布里渊光频域分析(BOFDA)和布里渊相干域分析(BOCDA)等技术在光纤温度和应力测量方面的应用。最后分析了利用各种分布式传感方案实现高功率光纤激光器温度测量的可行性,为高功率光纤激光器的温度测量提供参考。
光纤光学 高功率光纤激光器 温度测量 光纤传感 非线性效应 
激光与光电子学进展
2016, 53(8): 080006
作者单位
摘要
国防科学技术大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
双包层光纤激光器的输出性能及稳定性与包层光的滤除程度有关。光纤激光器输出光中的剩余抽运光不仅会影响到输出光的单色性,还会对输出设备造成损害,甚至破坏光学器件。通常在内包层外涂一种高折射的导光胶来滤除包层光,但此方法使包层光在较短的长度内被大量地滤除,导致热沉上功率密度较高,给散热带来较大的压力。实验中采用3种不同折射率的导光胶,分步滤除包层光,减小局部温度过高。采用Zemax和Matlab软件研究了此滤除方式的特点,搭建了验证实验系统。实验结果表明,输出激光中的包层光已被滤除,滤除效果可达到20 dB,且热量分布均匀,不会引起局部温度过高。
光纤光学 高功率光纤激光器 双包层光纤 包层光 
中国激光
2012, 39(s1): s102004
作者单位
摘要
国防科学技术大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
增益导引折射率反导引(GG IAG)光纤的特点是纤芯的折射率比包层的折射率小,增益效应保证了模式在此波导中的传输,从而使得该光纤在单模传输的同时,模场尺寸较传统光纤大幅增加。总结了增益导引折射率反导引光纤激光器的研究进展。分别综述了国内外增益导引折射率反导引光纤的理论分析,包括弯曲特性、模式耦合特性、增益饱和特性和温度特性,以及掺钕、掺镱增益导引折射率反导引光纤激光器的实验进展情况。讨论了增益导引折射率反导引光纤激光器在高功率光纤激光中的现状及现阶段急需解决的问题。
光纤光学 大模场光纤 增益导引 折射率反导引 高功率光纤激光器 
激光与光电子学进展
2012, 49(4): 040004
作者单位
摘要
国防科学技术大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
多波长放大是能够有效抑制窄线宽光纤放大器中受激布里渊散射(SBS)效应的一种新方法。对其基本理论进行了详细的介绍,并按照波长间隔的不同将其分为大波长间隔和小波长间隔多波长放大两种类型。综述了这两类多波长放大方法在理论研究和实验研究方面取得的重要成果,分析了它们各自在抑制SBS上的优势,指出大波长间隔多波长放大在提高单频激光输出功率方面具有明显优势,而小波长间隔多波长放大在进一步提升高功率光纤激光相干合成系统功率方面具有巨大的应用价值。
光纤光学 窄线宽光纤放大器 受激布里渊散射 多波长放大 高功率光纤激光 
激光与光电子学进展
2011, 48(11): 110607
作者单位
摘要
国防科学技术大学光电科学与工程学院,湖南 长沙 410073
光纤同带级联抽运的特点是以高亮度激光作为抽运光,且抽运光与激光的波长比较接近,处于激活离子的同一能带内。它最大的优点是在光纤高功率放大时量子亏损小,可以较好地减小热效应的影响,同时能使用较短的光纤来避免非线性效应的发生。针对同带级联抽运技术在高功率光纤中的重要性,简单综述了国外掺镱、掺铒、掺铥、掺钬光纤同带级联抽运的实验研究。给出了掺镱光纤同带级联抽运的其他优点,如抑制大模场面积光纤的高阶模式增益以及减少铝硅酸盐掺镱光纤中的光子暗化影响,这些优点都有助于光纤高功率的放大。讨论了掺镱同带级联抽运技术在高功率双包层光纤激光中面临的主要问题及解决方法。
激光器 高功率光纤激光器 同带级联抽运 高阶模式增益 光子暗化 
激光与光电子学进展
2011, 48(9): 091402
作者单位
摘要
四川大学电子信息学院, 四川 成都 610064
建立了用光热折变无机玻璃反射式体布拉格光栅实现高功率光纤激光器谱合成的物理模型,在考虑高功率激光导致的体布拉格光栅表面热形变情况下,将体光栅进行分片处理后,采用有限差分Crank-Nicholson和稀疏矩阵方法,通过反复迭代求解波动方程,数值计算了两束光纤激光经不同形变的体布拉格光栅谱合成后的光强分布、桶中功率和合成效率,并定量分析了光栅形变对合成光束光强分布、桶中功率和合成效率的影响。研究结果表明,高功率激光导致的体布拉格光栅表面的热形变不仅会导致合成光束的光束质量变差,而且还会引起谱合成系统合成效率的迅速下降。
激光器 高功率光纤激光器 谱合成 体布拉格光栅 光束质量 桶中功率 合成效率 
光学学报
2011, 31(2): 0214002

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