1047-nm master oscillator power amplifier free-space opticalcommunications laser transmitter

We report on the performance of a 1047-nm laser diode master oscillator (MO) diode pumped Nd:YLF power amplifier (PA) laser transmitter in a 50-Mbps quaternary pulse position modulation (Q-PPM) free-space optical direct detection communications experiment. The transmitter produced greater than 1 W of 1047-nm average optical power. At optical transmitter powers up to 0.2 W, we achieved nearly the same communications performance (~210 photons/b at 10^-6 bit-error rate) using the 1047-nm MOPA transmitter as with the 50 mW laser diode alone. We relied on an external-cavity grating feedback scheme for the 1047-nm laser diode MO to achieve this communications performance     

高功率声光调Q主振荡功率放大器

为了实现在高重复频率调Q的同时,又有好的光束质量。实验设计了激光二极管抽运的高重复频率、高功率的主功率放大（MOPA）结构激光器,激光器采用声-光调Q,主振荡功率放大+二级放大的结构。优化了主功率放大（MOPA）激光器的结构和相关参数,完成了关于高功率高重频主功率放大（MOPA）结构激光器的实验研究,并且通过合理排列光学元件在谐振腔中的位置来实现光束质量的提高,利用聚焦镜和狭缝来实现激光模式的匹配。在重复频率为50 kHz时,实现了最高功率为51.3 W,输出脉宽为18.62 ns,光束质量为MX2=1.882、MY2=1.971的激光输出,光-光转换效率为23.75%。在增益导引的作用下,主振荡功率放大（MOPA）激光器的输出光光束质量得到了有效的提高。     

用于微弱信号放大的高性能窄线宽纳秒脉冲光纤放大器

搭建了一台主振荡功率放大(MOPA)结构的单模线偏振窄线宽纳秒脉冲全光纤放大器,理论仿真和实验结果较为吻合。通过声光调制器(AOM)对连续单频1 064 nm激光进行调制,获得了重复频率50 kHz、平均功率25 W的脉冲激光,作为放大器的种子源。对预放大过程中非线性效应、放大自发辐射、自激振荡及泵浦饱和问题进行了仿真分析。随后对种子光进行功率放大,通过光纤内参数的有效优化,进一步抑制了自激振荡,提升了弱信号的放大倍率。实验实现了脉冲宽度64 ns、平均功率75 mW的脉冲激光输出。最后,对亚毫瓦弱信号放大器中决定系统性能的关键因素进行了总结。     

2.0 W CW, diffraction-limited tapered amplifier with diode injection

The authors have demonstrated an all-semiconductor discrete-element 1.5 mm length tapered-amplifier MOPA (master oscillator power amplifier) emitting up to 2.0 W CW in a diffraction-limited pattern. The tapered single-pass amplifier MOPA exhibits a very high differential efficiency of 72% and a total energy conversion efficiency of 39% at 2.0 W CW output power. The high efficiency of the MOPA is attributed to the tapered amplifier design, which maximises extraction efficiency with a low-power injected beam of 25 mW from a single-mode laser diode. Such an MOPA will have applications where compact, high-efficiency, diffraction-limited sources of radiation are required, such as frequency doubling and free-space communication.<>     

1064nm可编程半导体激光脉冲种子源的研究

为了运用主振功率放大技术获得纳秒量级的高功率密度激光脉冲,设计了一种运用于主振功率放大的半导体激光种子源,通过编程可输出多种形状光脉冲,并采用主动脉冲外形控制技术提高了输出光脉冲的波形质量。实验中研制了高速大电流驱动模块和可编程多种调制波形发生器,并采用了1064nm量子阱分布反馈的大功率半导体激光器。结果表明,该种子源脉冲光功率优于200mW、动态范围优于20dB、脉冲宽度40ns~1μs和重复频率0MHz~5MHz可调,可编程控制输出多种波形。     

高功率窄谱宽1 915 nm掺铥光纤激光器研究

开展了1 915 nm高功率、高效率、窄谱宽输出的掺铥光纤激光器（TDFL）研究。基于全光纤主振荡功率放大（MOPA）结构,采用40 W的793 nm半导体激光器泵浦纤芯直径25 m的双包层大模场面积（LMA）掺铥光纤,获得了最高功率12.1 W的1 915 nm窄谱宽连续种子激光输出。将8 W种子光注入掺铥光纤放大器,在793 nm激光泵浦功率为142.9 W时,获得了平均功率90 W的激光输出,其中心波长为1 915.051 nm,3 dB谱宽仅为94 pm,斜率效率为60.2%,光-光转换效率达63.0%。该系统在40 min运行考核时间内输出激光稳定性良好。     

Compact Vertically Stacked Master Oscillator Power Amplifier Based on Grating Coupled Laser Diodes

A new design of hybrid master oscillator power amplifier (MOPA) has been proposed and realized by vertically stacking laser diodes with optical coupling provided by identical in-plane integrated gratings. Low beam divergence, large emitting and input areas of the grating coupled devices simplify the assembling technique over the fabrication of MOPA devices based on edge-emitting laser diodes. The master oscillator also incorporates a dual-grating reflector providing a wavelength-selective feedback resulting in a narrow emission spectrum of 0.2 nm at a wavelength of 975.4 nm. The power amplifier is a tapered chip with two integrated grating couplers. The operational characteristics of the MOPA were evaluated in the pulse regime demonstrating an output peak power of 32 W with a total amplification factor of 9.3dB.     

Compact hybrid master oscillator power amplifier with 3.1-W CW output power at wavelengths around 1061 nm

A hybrid master oscillator power amplifier (MOPA) laser source has been realized by coupling a single-mode three-section distributed Bragg reflector (DBR) laser as master oscillator and a tapered power amplifier with a single lens only. A maximum continuous-wave optical output power of 3.1 W was achieved. The emission spectrum was completely determined by the DBR laser. Single longitudinal mode operation at a wavelength of /spl lambda/=1061 nm was maintained over the whole power range. Up to an output power of 1.8 W, the beam propagation factor M/sup 2/was less than 1.6.     

1030nm高重复频率纳秒脉冲全光纤放大器

采用脉冲调制的单模带尾纤输出的半导体激光器作为种子源,以掺镱光纤为增益介质,采用主振荡功率放大(MOPA)结构,实现了1030nm全光纤脉冲激光放大。脉冲重复频率在50～100kHz范围内可调,在重复频率50kHz时,实现了脉冲宽度为6.53ns,峰值功率为16.08kW的脉冲输出,相应的斜率效率为69%,输出激光的中心波长在1029.49nm。实验还研究了不同重复频率下输出激光脉冲的时域特性。该激光器的输出波长在激光雷达探测器的光谱响应范围内,可作为激光雷达发射光源。     

28 W 高功率超连续谱光纤激光光源

报道了一个全光纤结构的高功率超连续谱激光光源。利用自行搭建的环形腔掺镱脉冲光纤激光器作为种子源,采用三级MOPA功率放大,得到了平均功率为62W,中心波长为1 065 nm,3 dB谱宽15 nm,重复频率为118 MHz的皮秒锁模脉冲输出,将其耦合进零色散波长为1 040 nm的光子晶体(PCF),最终得到平均功率为28 W,谱宽覆盖范围为600~1 700 nm的超连续谱激光输出,超连续谱的光-光转换效率为45%。实验解决了高功率下大芯径掺杂光纤与PCF的耦合效率低的问题。     

基于SESAM的全光纤被动锁模光纤激光器

研究实现了一种主振荡功率放大（MOPA）结构的高功率全光纤皮秒级被动锁模掺镱（Yb3+）光纤激光器。种子源为基于半导体可饱和吸收镜（SESAM）的锁模光纤激光器,其为线性腔结构,输出功率为5.97 mW;预放大级采用单模掺镱光纤进行放大,之后经过4倍重复频率倍增系统和两级双包层掺镱光纤放大器,最终实现了平均功率74.3 W,中心波长1063.4 nm,脉冲宽度7.0 ps,重复频率68 MHz的锁模脉冲激光输出。实验中通过对种子光的处理和光纤长度的控制,未出现受激布里渊散射（SBS）、受激拉曼散射（SRS）等非线性效应。     

高能量1 ns Nd:YAG激光器系统

为了实现高能量、窄脉宽的输出,设计了一种半导体端面泵浦Nd:YVO4的主振荡器与功率放大器(MOPA)结构的Nd:YAG激光器。半导体端面泵浦布儒斯特切角Nd:YVO4晶体调Q主振荡器,获得了单脉冲能量0.16mJ,重复频率5Hz,脉冲宽度0.964ns的种子激光输出。通过使用光隔离器和端面切角的Nd:YAG晶体,避免了Nd:YAG双通预放大器的ASE效应,获得了单脉冲能量88mJ,脉宽0.972ns的激光输出。通过空间滤波器后,两级主放大器单通放大后,最终获得了单脉冲能量大于3.25J,脉宽1.051ns,M2为1.9,不稳定度小于±3%ns激光放大输出。     

Pr/sup 3+/-doped fluoride fiber amplifier module pumped by a fiber coupled master oscillator/power amplifier laser diode

We constructed the first Pr/sup 3+/-doped fluoride fiber amplifier (PDFA) module pumped by a fiber-coupled master oscillator/power amplifier laser diode (MOPA-LD) operating at 1.017 /spl mu/m. The maximum signal gain and noise figure were 30.5 and 5.5 dB, respectively. An output power of 18 dBm was achieved at an input signal power of 0 dBm. Furthermore, we showed that the use of MOPA-LD pumping, rather than conventional Nd-YLF laser pumping, makes it possible to halve the length of the Pr/sup 3+/-doped fluoride required in the amplifier module and also allows a broader spectral bandwidth to be achieved.     

激光二极管抽运的主振荡级与功率放大器结构Nd∶YVO4激光器

为了实现固体激光器高功率、高光束质量的输出,设计了一种激光二极管(LD)阵列抽运的主振荡级与功率放大器(MOPA)结构的Nd∶YVO4激光器。该激光器的振荡级采用平-平谐振腔结构,并使用棱镜组对激光二极管阵列的抽运光整形,消除了激光二极管阵列抽运光不对称对振荡器输出光束质量的影响,在连续工作条件下获得了6.1 W的激光输出,其光束质量M2因子为M2x=1.14,M2y=1.13,光-光转换效率为25.6%。放大级采用具有近共焦、非稳腔特点的折叠光路结构,使振荡级激光光束10次通过放大级晶体,并且有效地抑制了放大自发辐射(ASE)和寄生振荡。在振荡级以6.1 W注入放大器时,得到最大输出功率26.8 W,此时放大器提取效率为29.1%,输出光束质量M2因子为M2x=2.08,M2y=1.92。     

MOPA脉冲光纤激光清洗电力绝缘子的工艺探索

为了满足多种材质的绝缘子系统应用, 采用自主研发的能量达2mJ的主振荡功率放大器脉冲光纤激光器进行了激光清洗实验。分别进行了玻璃、陶瓷及硅橡胶绝缘子的激光清洗实验验证, 取得了各自的最佳清洗激光参数, 同时分析绝缘子清洗速率、激光脉冲参数与清洗效果的关系。结果表明, 在最高10m/s的激光扫描速率下, 可取得3.4cm2/s的清洗效率, 该激光系统可高效地用于多种材料表面清洁。这一结果对电力绝缘子激光清洗应用提供了重要的参考意义。     

百皮秒激光脉冲的全光纤放大及应用

为了得到高单脉冲能量的百皮秒激光脉冲,采用自制的被动锁模掺镱光纤激光器获得了100ps的激光脉冲输出,在此基础上采用两级全光纤结构主振荡功率放大器进行功率放大,其中预放大级采用7m纤芯的双包层掺镱光纤做增益介质,得到平均功率160mW的稳定脉冲输出;主放大级采用20m纤芯的双包层掺镱光纤做增益介质,在抽运功率逐步增加到35.37W时,输出功率达到了16.60W,相应的单脉冲能量为1.63J,峰值功率为16.61kW。此外,主放大级输出的激光通过自制的模场转换器与光子晶体光纤(纤芯4.6m)成功熔接,得到了2.85W的白光超连续光谱,光谱波长覆盖了600nm~1700nm的检测范围。结果表明,此激光可用于超连续谱光源的产生。     

基于锁模脉冲泵浦的全光纤化超连续谱光源

采用基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)的被动锁模方案,通过三级主振荡功率放大(MOPA)结构,构建了平均输出功率39.2 W的全光纤皮秒脉冲光纤激光器。输出激光脉冲宽度10.7 ps,重复频率68 MHz。利用该皮秒光纤激光器泵浦一段4.5 m长的国产光子晶体光纤(PCF),实现了平均功率20.1 W的全光纤化结构超连续谱(SC)光纤激光输出。光谱宽度超出所用光谱仪600~1700 nm 的观测范围,在观测范围内具有10 dB 的光谱平坦度。     

用于355nm紫外光源的腔外倍频全固态激光器

为保证高输出功率前提下获得高光束质量的1064和532 nm激光共向输出,实验中,首先采用主振荡功率放大器系统有效地控制基频光束质量,获得平均功率为70 W、重复频率为10 kHz、脉宽为60 ns和光束质量因子M2约为3.9的1064 nm基频激光;接着利用二级放大器,获得平均功率为182.9 W,脉宽为80 ns的...     

双腔准分子激光器脉冲充电电源的研究

为了满足工业用振荡-放大双腔结构的准分子激光器放电激励技术的要求,设计了高重频高精度的脉冲充电电源.该电源采用LC谐振倍压的方式,同时为双腔准分子激光器的充电电容器进行充电,倍压比为1.87.通过对电源工作时序的调节,实现千赫兹高重频放电激励,在电源输出电压约为1300V时,充电电压精度为0.18%.结果表明,通过充电电压精度控制单元,对充电电压反馈调节,可以实现充电电压的高精度.     

主振荡功率放大激光器增益导引效应的数值模拟及分析

在增益导引的作用下,未采用任何补偿措施,主振荡功率放大(MOPA)激光器的输出光光束质量得到改善。综合考虑热效应、增益导引效应、增益饱和效应后,在MOPA系统中建立了一种新的激光放大模型,并进行了数值计算,模拟结果与已报道的实验结果符合较好。另外,计算结果表明填充因子和抽运光功率是影响输出激光光束质量的重要因素,而热效应与增益导引效应是其深层原因,这对进一步利用增益导引效应改善光束质量具有指导意义。