LD抽运主振荡功率放大结构4.1kW全光纤激光器

利用半导体激光器(LD)抽运大模场增益光纤实现了输出功率大于4kW的主振荡功率放大结构全光纤激光器。实验研究了增益光纤纤芯直径和抽运波长不同情况下激光器的受激拉曼散射(SRS)和横向模式不稳定(TMI)特性。为了抑制SRS,选择纤芯为30μm的大模场掺镱光纤作为增益介质;为了抑制光纤放大器中的TMI,利用增益光纤吸收系数较低波段对应的915nm LD作为抽运源,将增益光纤弯曲半径降低到10cm以提高高阶模的损耗。在种子功率为100 W、最高注入抽运功率为5.3kW时获得了4.1kW的功率输出,光束质量M2为2.2,输出激光中无SRS和TMI现象。     

LiNdP_4O_(12)激光器振荡模稳定性

在典型的激光器中,谐振腔存在许多模,其频率范围落在激光介质增益超过谐振腔损耗的那些频率。这种激光器的输出将取决于所有这些振荡模的振幅和相对相位,而且在自由振荡的激光器中,由于模的竞争它们是不规则起伏的。用内腔调制器锁模或调频工作对于稳定振荡模是有效的。最近,资料[1]报导LINdP_4O_(12)(LNP)激光器室温连续波工作。本文介绍一种稳定振荡模的新方法。采用内腔1/4波板获得LNP激光器稳定性。所用晶体长1.85毫米(准斜方a轴),厚0.7毫米(b轴),宽     

抽运光参数对玻璃中受激布里渊散射光能量提取效率的影响

以K9玻璃与熔石英玻璃代替传统的液体或气体作为纵向受激布里渊散射(LSBS)样品,波长1.064μm,脉宽可调的单纵模电光调Q激光器作抽运光,实验探讨了抽运光脉宽、抽运光能量大小、抽运光脉冲重复频率对纵向受激布里渊散射脉宽压缩效应和散射光能量提取效率的影响。实验结果表明,抽运激光脉冲重复频率高,则散射光能量提取效率高;脉宽小,则散射光能量提取效率高;焦距为500 mm时300 mm长的K9玻璃中得到的散射光能量提取效率比170 mm长的熔石英玻璃高;在抽运光脉冲重复频率为1 Hz时,二者都可以得到90%的散射光能量提取效率。探讨了抽运光为多纵模时,固体介质中受激布里渊散射与光学击穿相伴发生的三种不同情况。实验证明,多纵模情况下固体光学介质中同样可以发生受激布里渊散射;多纵模情况下不一定会对固体光学介质产生光学击穿破坏;光学击穿破坏的发生也不一定会阻止受激布里渊散射的发生,二者可以相伴发生。     

半导体激光端面抽运碱金属蒸气放大器的理论研究

简要概述了半导体激光器抽运碱金属蒸气激光器(DPAL)的研究背景与独特优势,介绍了DPAL主振荡功率放大器(MOPA)在国内外的发展现状。构建了基于碱金属原子三能级受激吸收-受激辐射理论的端面抽运DPALMOPA系统的速率方程模型并进行了系统的理论计算,分析了DPAL-MOPA的输出功率和提取效率随蒸气池温度、蒸气池长度、抽运功率和抽运光束的束腰半径的变化特性。与已发表的实验结果对比后发现,理论计算结果和实验数据十分吻合,验证了该理论模型的有效性。该研究对构建定标放大的DPAL系统具有理论指导意义。     

光纤激光器弛豫振荡特性研究

根据光纤激光器瞬态的速率方程,对F-P腔光纤激光器的瞬态输出特性进行了理论分析.采用数值计算方法对不同长度、不同腔面反射率、不同抽运功率下光纤激光器输出的弛豫振荡特性进行了模拟分析.结果表明弛豫振荡频率随光纤长度增加而减小,但是随抽运功率的变化很小.弛豫振荡幅度随抽运功率上升而增加,振荡的衰减时间随激光器腔镜的反射率的增加而上升,但是不随抽运功率变化.进行了975 nm抽运的Er/Yb共掺双包层光纤激光器的实验,实验表明理论分析得到的基本特性是合理的.     

自由电子激光器中的非线性过程和能量转换效率

自由电子激光器是依靠由相对论电子束产生的光的受激散射，来进行放大、振荡的一种激光器。实际上，利用电子束受激散射的常用方法是采用直流螺旋磁场作能量抽运。这种只是把电子束入射到螺旋磁场中的自由电子激光器，速度分布的准线性扩散效应大，输出光强度在短时间内达到了饱和。同时，由于能量转换效率有着与螺旋磁场的长度的平方根的依赖关系，所以仅仅依靠装置的大型化，是不能期待它的性能有飞跃的改进的。     

受激拉曼散射自变频的Yb:KYW晶体微片激光器

报道了以二极管抽运的连续振荡和被动调Q Yb：KYW晶体微片激光器。连续振荡最大微分效率为23％。实现了激光振荡受激拉曼散射自变频。     

准分子激光器

所谓准分子就是受激态的原子(分子)和基态原子(分子)结合而形成的分子。由不同的两个原子(分子)形成准分子时,还往往分成复合受激态和异质准分子。一般准分子的基态是分解状态,基态与准分子态之间,会发生宽线宽跃迁(束缚-自由跃迁)。有时也有基态呈现弱结合的例子(XeF等),但最近,只要与激光有关,即使激发复合物的基态是结合状态,也不加区别地统称为准分子。将准分子的束缚-自由跃迁用于激光器的建议,几乎是和激光振荡的实现同时提出来的，但巴索夫等人首次得到准分子激光器振荡，却比较晚，是一九七○年。首次准分子激光振荡是用强电子束照射液Xe得到的，此后采用了高压气体。研制激光核聚变用的新型激光器的要求及CO2激光器等的高压气体激励技术的发展，促使准分子激光器取得迅速的进展。目前，准分子激光器已发展到一定的深度和广度。     

高功率双包层光纤激光器的受激拉曼散射

受激拉曼散射(SRS)会限制光纤激光器功率的提高。利用光纤激光器的功率传输方程,理论分析了高功率掺Yb3 双包层光纤激光器中的受激拉曼散射效应,得到了纤芯直径、光纤长度、掺杂浓度以及抽运方式对光纤激光器特性的影响。通过分析,得到了增大纤芯直径、减小光纤长度、降低掺杂浓度以及合理的抽运方式可以有效地减小拉曼散射的影响。利用已有的实验结果对理论模型进行了对比,证明了理论模型的正确性。所得的结果对设计实现高功率双包层光纤激光器提供了理论依据。     

全光纤结构的两级分布式窄线宽双包层光纤放大器

利用主振荡一功率放大(MOPA)技术,实验研究了两级级联、全光纤结构的窄线宽连续激光放大器.其中,以20dB光谱线宽0.078nm的窄线光纤激光器为信号光源,两个放大级中分别采用光纤侧面耦合器,(6+1)X1光纤合束器实现抽运光功率的耦合.以及使用1053nm单模纤芯的双包层掺镱光纤、大模场面积的掺镱双包层光纤作为增益光纤.在伞光纤结构放大器中,对第二级放大级中(6+1)X1抽运光注入端的反向传输光的光谱和功率进行了监测和分析.通过优化增益光纤的长度,抑制了掺镱光纤中自发辐射光的自牛激光振荡.在窄线宽激光放大过程中实现了中心波长1053 nm.总放大增益27.6 dB,功率16.09 W的稳定激光输出,没有发现受激布里渊散射和受激拉曼散射等非线性效应.     

输出参数稳定的铜蒸气激光器(节译)

实验表明,通过馈加一个或几个附加电脉冲定向改变工作物质正态粒子和受激态粒子的浓度、电子的温度和浓度来控制自限跃迁激光器振荡特性的可能性。以铜蒸气激光器为例,当脉冲重复频率在宽范围变化时实现了脉冲能量的稳定,在规定频率范围的一个频率上实现了振荡平均功率的稳定。建立了一个脉冲铜蒸气激光器模型,当脉冲重复频率在0.25～6.5千赫范围变化时它具有恒定(精度1～3%)的振荡脉冲能量。     

千瓦级光纤激光器

1　前言　　光纤激光器的研究基于由光纤结构抽运光束缚在光纤内的高抽运光密度的利用。由于这种激光器利用光纤结构、又由于用量子跃迁能量小的材料,实现了用大块激光介质难于实现的振荡、而且在室温下也可实现频率上转换,可能利用的振荡波长也被扩展。但以往的光纤激光器是通过纤芯端面的微小区域进行抽运,从而限制了可能的抽运功率,振荡输出功率仅停留在数十毫瓦级。新光纤激光器由于利用双包层结构的抽运法,输出功率得以提高,最近由于被称作任意形状激光器(光纤结构光纤激光器)的新概念的引入,得到了新的完全不同的激光器。2　以往的光…     

受激热散射与布里渊散射的竞争及其共轭特性

研究了因掺杂硝酸铜而具有不同吸收系数的丙酮液体作为主振荡功率放大(MOPA)系统相位共轭镜时．液体中受激热散射(STS)与受激布里渊散射(SBS)之间的竞争及其相位共轭输出特性。结果显示．随着吸收系数的增加．受激热瑞利散射(STRS)将抑制受激布里渊散射或受激热布里渊散射(STBS)而成为主导过程．且其增益随着吸收系数的增加而增加．能量相对起伏随着吸收系数的增加而降低：由于阈值效应．弱抽运时受激热瑞利散射与受激布里渊散射一样将丢失原始波前中较弱的相位信息：在适当的吸收系数和抽运条件下利用吸收液体中的受激热瑞利散射获得高品质相位共轭是完全可能的。     

双波长单纵模掺铒光纤环形激光器设计及实验研究

为了实现1550nm正交线偏振双频激光输出,设计了一种复合环形腔双波长单纵模掺铒光纤(EDF)激光器,以保偏光纤Bragg光栅作为波长选择元件,并采用未抽运掺铒光纤饱和吸收体作为激光单纵模选择元件,从而实现正交线偏振1550nm双波长单纵模激光稳定振荡输出。简要介绍了复合环形腔选模及未抽运掺铒光纤饱和吸收体选模的基本原理,理论分析了未抽运掺铒光纤长度对单纵模选择的影响,实验研究了不同选模情况下双波长激光的振荡特性。实验结果表明:腔内含有保偏光纤Bragg光栅和未抽运掺铒光纤饱和吸收体的复合环形腔。掺铒光纤激光器能够稳定输出1550nm正交线偏振双波长单纵模激光,其波长间隔约为0.344nm。这种双波长单纵模光纤激光器可广泛应用于激光传感与测量以及密集波分复用(DWDM)光纤通信等领域。     

同步抽运锁模的掺镱光纤激光器

同步抽运锁模是一种调制增益的锁模技术，就是调节抽运光的调制频率使之等于激光器纵模间隔的整数倍。通过对抽运光源半导体激光器的驱动电流进行正弦调制，实现了掺镱光纤激光器(YDFL)的同步抽运锁模。通过调整抽运激光器的调制频率，在相应于二次谐波锁模，4阶有理数谐波锁模条件下分别得到了较窄的脉冲输出。对重复频率625kHz的二次谐波锁模脉冲序列，脉冲宽度小于20ns，约为抽运光宽度的1／40；平均输出功率2．34mw，能量转换效率约为5％。     

包层抽运掺镱光纤激光器中受激拉曼散射和受激布里渊散射效应

高功率光纤激光器大多选用掺镱双包层光纤作为增益介质,由于光纤尺寸较小,极易在光纤谐振腔中产生受激布里渊散射、受激拉曼散射效应。包层掺镱双包层光纤激光器中一旦发生受激拉曼散射和受激布里渊散射效应,其产生高强度信号成为高功率光纤激光器的主要噪声来源,影响激光输出的特性和稳定性。对包层抽运掺镱光纤激光器中的受激布里渊散射和受激拉曼散射进行了实验研究,在单模双包层光纤中观察到受激布里渊散射和受激拉曼散射。实验结果表明,在光纤谐振腔中,抽运方式、谐振腔输出镜损耗、受激瑞利散射对受激布里渊散射的影响较大,尤其是受激瑞利散射为谐振腔提供了附加反馈,不仅压窄激光信号的线宽,而且使得受激布里渊散射的阈值迅速降低。     

离轴抽运对模式增益和光束质量的影响

在激光二极管端面抽运固体激光器中,抽运光轴线与几何腔轴之间存在一定的偏离,使基模振荡光轴线相对几何腔轴也有一定的偏离,影响激光器性能.引入偏离因子来描述抽运光轴线的偏离量和抽运功率对振荡光偏离量的影响,对模式增益和光束质量随偏离因子的变化规律做了理论分析和模拟,并以光纤耦合半导体激光器端面抽运Nd:YAG固体激光器进行了相应实验.理论与实验结果表明:在抽运功率一定时,抽运光的偏离量越小,偏离因子越小,则低阶模模式增益越大,在模式竞争中占据优势,输出激光的光束质量越好.因此,要获得高增益和光束质量较好的低阶模输出,除保证恰当的谐振腔结构外,控制抽运光的形状和偏离量也是一个重要的手段.     

切换式双波长激发在掺镱和铒镱共掺复合式光纤激光器中的实现

抽运旁通腔型的掺镱光纤(YDF)激光器内剩余的抽运光功率随着入射抽运功率的变化呈现出光学双稳特性,这导致了用它来抽运另一个分叉腔的铒镱共掺光纤(EYDF)增益介质可获得第二个信号波长激发的可能性。根据这一原理,从实验上获得了1040 nm和1537 nm两个激发线的可切换振荡,这表明基于掺镱光纤激光器光学双稳态的复合腔结构(掺镱光纤激光器的抽运旁通腔和铒镱共掺光纤分叉腔)是实现切换式双波长光纤激光器光源的一个简单有效的方法。     

高重复频率大能量单纵模激光器

采用半导体激光抽运单纵模激光器作为主振荡器、三级氙灯抽运的Nd∶YAG放大器及受激布里渊散射(SBS)位相共轭镜组成双通放大MOPA系统 ,并采用像传递、热退偏补偿及消除激光器自激等关键技术 ,完成了一套高重复频率大能量单纵模激光器。在频率为 4 0Hz时 ,获得输出能量 >4 5 0mJ,能量输出稳定性为 3 5 %(RMS) ,脉冲宽度约 8ns,光束质量为近衍射极限 (<1 3衍射极限 )的实验结果     

1342nm激光输出的LD端面抽运Nd:YVO4激光器

研究大功率激光二极管端面抽运的Nd:YVO4连续波1342nm激光器的输出特性.实验结果表明,小功率抽运时,激光器的输出功率基本随抽运功率线性增加;当抽运功率超过一定值时,斜率效率下降,对于长腔斜率效率下降更为明显,甚至出现输出功率降低.通过对晶体中的振荡激光基模半径和热致衍射损耗计算得出:高抽运功率下,热效应影响了激光器的输出功率,为了获得最大的输出功率,激光晶体内不考虑热效应时的基模半径与抽运激光光束尺寸的比值ω/ωp在0.8～0.9之间最佳,而且抽运功率越大,比值越小.理论分析与实验结果基本一致.