百瓦级全光纤掺铥光纤激光器及超荧光光源

报道了一个全光纤主振荡功率放大(MOPA)结构的窄线宽掺铥连续光纤激光器,该高功率光纤激光器由窄线宽连续光纤激光种子源和两级包层抽运掺铥光纤放大器组成。激光种子源经过两级双包层掺铥光纤放大器后,最大平均输出功率为120W,功率放大器的斜率效率高达60%,输出激光的中心波长为1986nm,3dB光谱带宽为0.48nm,平均输出功率未能进一步提高仅受限于最大抽运功率。此外,利用该两级掺铥光纤放大器,得到了平均输出功率为122W的宽带超荧光光源,放大后的超荧光源的中心波长为1990nm,3dB光谱带宽为25nm。     

全光纤同带泵浦宽带掺镱超荧光光纤光源的实验研究

采用自制的1018 nm光纤激光器做泵浦源,建立了全光纤同带泵浦的宽带掺镱超荧光光纤光源实验系统,首次利用同带泵浦对单程前向结构的超荧光产生进行了深入的实验研究。研究结果表明:基于同带泵浦的掺镱超荧光光源的斜率效率高达88%,半极大全宽度（Full Width at HalfMaximum,FWHM）最宽可以达到14.81 nm。掺镱光纤长度的改变,将影响超荧光光源的最大输出功率、斜率效率及中心波长,随着掺镱光纤长度的增加,最大输出功率和斜率效率下降,中心波长红移。固定光纤长度,改变泵浦功率,随着泵浦功率的增加,超荧光的最大功率和FWHM增加,光谱中心波长偏移很小。在掺镱光纤长度为5.7 m时,超荧光光源的最宽FWHM为14.81 nm,斜率效率在80.3%以上,输出功率的波动小于1%,没有驰豫振荡出现。     

1.1kW窄光谱随机光纤激光放大

搭建了以掺镱光纤作为增益、单模光纤提供随机分布反馈的随机光纤激光器,最大输出功率为5.1 W,半峰全宽(FWHM)为0.34nm。以该激光器作为种子源,通过全光纤主振荡功率放大实现了1102 W的激光功率输出,光光效率为78.5%。放大过程中输出激光的FWHM基本保持不变,均方根(RMS)谱宽为1.24nm。为进一步压缩随机光纤种子源的光谱线宽,利用窄谱光纤光栅对随机光纤种子源进行滤波,然后再进行放大,最大输出功率为1093 W,FWHM为0.61nm,均方根谱宽为0.92nm。放大过程中未观察到明显的放大自发辐射与受激布里渊散射现象。     

63.2 W高峰值功率窄脉宽全光纤脉冲光纤激光器

报道了一种基于主振荡功率放大结构的全光纤脉冲光纤激光器。种子光源是一个直接脉冲调制的1064 nm的外腔光纤布拉格光栅半导体激光器。峰值功率为1000 mW的种子LD经两级掺Yb3+双包层光纤放大后,在100 kHz重复频率下,获得了平均功率63.2 W、脉冲宽度14.3 ns、光谱宽度(FWHM) 4.552 nm、光束质量M2=1.09的脉冲激光输出。在此实验基础上研制了光纤激光器样机。     

基于高功率窄线宽掺镱全光纤超荧光源的光谱合束

全光纤结构超荧光光源各级均采用双包层掺镱光纤作为增益介质,中心波长为976 nm和915 nm的多模半导体激光器作为抽运源,利用窄线宽光纤布拉格光栅对宽带超荧光种子源进行滤波,经三级掺镱双包层光纤放大器放大,实现了中心波长分别为1060 nm和1078 nm的窄线宽超荧光稳定输出,输出功率分别达到57.4 W和56.6 W,斜效率分别为66.6%和66.7%,放大后的窄线宽超荧光光源3 d B光谱带宽均为0.05 nm。利用透射式衍射光栅对两路窄线宽超荧光进行光谱合束,实现了104.2 W窄线宽超荧光输出,合束效率为91.3%,光束质量M21.7。     

基于MOPA结构的1064nm单频光纤激光器

为了抑制受激布里渊散射效应, 提高单频窄线宽种子源的放大功率, 采用主振荡功率放大器结构, 并对光纤长度、纤芯直径和抽运参量进行优化, 实现了42W的1064nm信号光输出。实验中, 一级放大采用914nm半导体激光器作为抽运源, 增益光纤芯径10μm, 长度8m;二级放大采用976nm半导体激光器作为抽运源, 增益光纤芯径20μm, 长度2.4m。在种子光功率40mW、一级放大的抽运功率6.8W、二级放大的抽运功率85W时, 得到了42W的1064nm信号光输出。结果表明, 光光转换效率约49.4%, 偏振消光比27.5dB; 输出信号光中心波长1064.5nm, 线宽约70MHz, 保持了种子光的单频特性。在42W连续输出时没有观察到受激布里渊散射, 继续增大抽运功率, 有望实现更高功率的放大。     

全光纤高功率1091nm MOPA激光器

搭建了一台基于双包层掺镱光纤的全光纤结构1091 nm主振荡功率放大(MOPA)激光器.种子源为自行搭建的线形驻波腔掺镱光纤振荡器,最大输出功率为56 mW,放大的自发辐射(ASE)抑制比大于35 dB.通过两级预放结构放大后,种子功率达到3W.主放级为一个大模场双包层掺镱光纤放大器,最大输出功率达到41.6W,斜率效...     

Er3+/Yb3+共掺双包层光纤放大器实验研究

对1550nm高功率窄线宽光纤放大器进行了实验研究。该放大器采用双级放大(MOPA)结构, 其中第一级预放采用5 m长的掺Er3+光纤, 将种子光信号放大到约90 mW; 采用15 m长的Er3+/Yb3+共掺双包层光纤放大器作为二级放大, 抽运源采用2支工作波长为980 nm的大功率激光二极管(LD), 抽运阈值功率约1.3 W。 当抽运功率为10.8 W时, 得到放大激光输出功率为1.97 W, 光-光转换效率为18 %, 斜率效率为21%, 增益大于13 dB。所采用的种子光源为1550 nm单频窄线宽(DFB)LD, 输出功率为10 mW; 采用延迟自外差方法对种子源及放大器输出的线宽进行测量, 测量结果显示该种子源及放大后的激光输出的3 dB线宽均约为220 kHz, 在目前的实验条件下, 没有观察到放大后的激光线宽展宽现象。     

双波长光纤激光器的保偏光纤功率放大特性研究

对功率比可调谐的双波长光纤激光器及其保偏光纤功率放大器特性进行研究。以中心波长分别为1030nm和1035nm的两对光纤光栅作为谐振腔镜,通过引入1035nm波长激光可调节的腔内损耗,实现了功率比可调的双波长光纤激光器。以双波长光纤激光器为种子光源,建立了二级保偏光纤功率放大系统,通过控制双波长信号的功率比,研究了种子光特性对双波长功率放大的影响,获得了功率比可调的1035nm和1030nm双波长激光的放大输出,在双波长等幅输出情况下,最高功率达7.77 W。通过增大抽运功率或增加放大级数,可以获得更高功率的可调双波长激光输出,为今后应用于非线性光学差频产生太赫兹波提供了可能。     

基于光子晶体光纤的百瓦超连续谱的产生

为得到脉冲宽度为12ps、中心波长为1064nm的高功率超连续谱,提出了一种全光纤结构的超连续谱光源。将该光源作为抽运源,其输出功率在芯径为10mm的掺镱光纤中被放大至189 W。利用窄带滤波器、级间隔离器对脉冲信号进行放大,将放大后的脉冲信号注入长度为0.5 m的光子晶体光纤,产生了光谱范围为460~1700nm、输出功率为102.8 W的超连续谱。由于存在量子亏损和光谱传输损耗,当抽运功率从1.5 W提高至189 W时,超连续谱光-光斜率效率从90%降低至20%。     

一种高性能光纤ASE光源的优化与研究

根据光纤Bragg光栅（FBG）传感系统光源应用需求,研制了一种双级双程结构的掺Er光纤（EDF）ASE（amplifiedspontaneous emission）光源,并对光源结构、输出方式、EDF长度以及泵浦功率进行了优化研究。结果表明,在最佳条件下实现了输出中心波长为1564．5nm、功率高达35．8mw和带宽...     

单级结构C+L波段掺铒光纤宽带光源

报道了利用双向抽运单级掺铒光纤结构研制的高效率C L波段放大自发辐射(ASE)宽带光源。实验表明,该结构在一定的掺铒光纤长度范围内,均可通过调节前后向抽运功率来获得带宽达80 nm(1525~1605 nm)光谱平坦的C L波段宽带光源。光源的抽运转换效率与掺铒光纤长度、前后向抽运功率分配有关。选择所需的最短掺铒光纤长度制作光源,既可以节省光纤,降低成本,还可以提高抽运转换效率。利用该光源结构获得了输出功率为13.5 dBm,抽运转换效率达23.2%的高效率C L波段放大自发辐射宽带光源。     

连续掺镱光纤放大器的提取效率

连续光纤激光器在加工及军事等领域都有重要应用。为了研究掺镱光纤放大器中影响提取效率的关键因素,在稳态激光速率方程基础上,考虑光纤放大器中自发辐射放大,建立了高功率光纤放大器的数值模型,并分析提取效率与光纤端面反射率,信号光功率以及抽运光功率之间的关系。采用反向抽运光纤放大器的实验方案,对有关提取效率的理论分析进行了初步验证。理论计算结果与实验验证结果的偏差小于10%。研究结果定性地描述了光纤端面反射率、信号光的功率和抽运光的功率对光纤放大器提取效率的影响。     

Er/Yb共掺光纤放大器前向放大自发辐射模型

提出了Er/Yb共掺的光纤放大器中,Yb离子仍然存在基态能级斯塔克(Stark)分裂的假设,考虑1060 nm波段辐射,利用速率方程和传输方程,结合Er/Yb共掺双包层光纤的吸收和发射系数谱,采用4阶龙格-库塔(Runge- Kutta)算法,建立了模拟Er/Yb共掺双包层光纤放大器放大自发辐射(ASE)光谱的理论模型。通过改变抽运功率和信号功率,对其前向放大自发辐射光谱特性进行了全面的分析。大信号入射时,改变抽运功率,只改变输出功率大小。输出光谱形状不变,而当信号功率足够小时,前向放大自发辐射光谱在1535 nm和1543 nm处会出现2个局部峰值,理论模拟与实验数据相符。     

SOA-pumped erbium-doped ASE fibre source with flattened spectrum and high power density

A spectrum-flattened two-stage amplified spontaneous emission (ASE) fibre source is proposed and experimentally demonstrated. The source is structured by an erbium-doped fibre simultaneously pumped by a 980 nm laser and a semiconductor optical amplifier (SOA) source. In the wavelength range of 1526?1563 nm, a spectrum ripple of ±0.5 dB and an average power density of 214 dBm/0.1 nm are achieved.     

低重复频率脉冲掺镱光纤放大器

为了研究低重复频率两级脉冲掺Yb3+光纤放大器,采用脉冲信号驱动的半导体激光器作为种子光源,产生重频100Hz、半峰全宽100ns、能量30nJ的矩形光脉冲。第1级放大采用单模掺Yb3+光纤放大器,双程放大方案有效地抑制了放大自发辐射,放大后的脉冲能量达到了8.2μJ。第2级放大采用纤芯直径15μm的双包层掺Yb3+光纤放大器,大功率多模半导体激光器连续抽运。结果在抽运功率为7.3W时,放大输出脉冲能量达到了242μJ,放大输出半峰全宽压缩为29ns。输出的光束质量较好,为准单模输出。结果表明,该光纤放大器输出脉冲能量高,具有全光纤化、结构简单的特点。     

一种C+L波段高功率掺铒光纤宽带光源

利用两段掺铒光纤作为增益介质，获得G波段与L-波段同时输出的高功率放大自发辐射(ASE)光。采用双级双程结构，两级分别采用前向和后向抽运方式，实现了功率高达19．20mw(12．83dBm)的C L波段(1520～1610nm)高稳定放大自发辐射光源，中心波长为1552．82nm。其中以低浓度铒光纤输出起种籽光作用，提高了光源的功率，调整了光谱平坦度。分析了两级抽运源参量的变化对光源各方面性能的影响。     

采用Sagnac反馈环的高效率宽带L-波段放大自发辐射源

采用掺铒光纤在L-波段的放大自发辐射(ASE)构成的宽带光信号源在光纤传感、器件测试等方面有着广泛的应用需求,而抽运转换是制作这种光源的关键技术之一.基于C-波段放大自发辐射对L-波段信号具有二次抽运作用的机理,在光纤的一端采用Sagnac反馈环将输出的C-波段放大自发辐射反馈回到掺铒光纤中,这些被反馈的C-波段放大自发辐射像注入的信号光一样消耗上能级粒子数而受到放大并沿光纤的同一方向传输,同时成为L-波段放大自发辐射的抽运源.由于Sagnac反馈环减少了泄漏的C-波段放大自发辐射功率,因而抽运转换效率大大提高.实验中,在不加平坦滤波器的情况下,在125 mW 980 nm抽运光输入时输出L-波段放大自发辐射宽谱功率达到14 dBm,抽运转换效率(PCE)达到20%,1 dB带宽达到31.1 nm(1568.9～1600 nm),获得了高转换效率且宽带平坦的L-波段放大自发辐射谱输出.     

Amplified spontaneous emission effects in semiconductor laseramplifiers

The analysis presented provides a quantitative method for predicting semiconductor laser amplifier performance in the presence of ASE (amplified spontaneous emission). It indicates that in order to increase the fraction of pump power that contributes to the amplification of the input laser field relative to that spent in overcoming internal losses, an amplifier should operate at as high an excitation level as possible. This may mean operating an amplifier above its free-running oscillation threshold. A limitation to the maximum pump power is the increase in ASE. With too high an excitation, ASE dominates over the amplified input laser field, resulting in a quenching of the amplifier gain, efficiency and coherence. ASE effects may be mitigated by increasing the input laser intensity, decreasing the amplifier facet reflectivities, or, in some cases, tuning the master oscillator so that it is resonant with the amplifier. The analysis indicates that minimizing the facet reflectivity is the most effective way to circumvent ASE limitations to power scaling semiconductor laser amplifiers