3.15kW全光纤单模激光器

<正>高功率光纤激光器在工业加工、材料处理等领域有着诸多的应用,得到国内外研究机构的广泛关注。半导体激光器(LD)抽运结构简单、成本低廉、效率较高,国内外相关单位纷纷开展了相关研究。国际上,美国Coherent公司于2014年报道了输出功率为3 k W的空间结构光纤激光器,国内天津大学实现了2.5 k W的全光     

高功率光纤激光中模式不稳定性现象研究进展

模式不稳定指高功率光纤激光随着输出功率提升发生的由稳态基模输出突然变为非稳态高阶模式输出的模式突变,会导致光束质量下降,限制着衍射极限光束质量光纤激光输出功率的提升。介绍了高功率光纤激光中模式不稳定现象的产生机理以及相关的实验和理论研究,详细分析了模式不稳定现象的一些性质,总结了解决或抑制高功率光纤激光中模式不稳定现象的方法。最后,对高功率光纤激光模式不稳定现象研究的未来发展趋势进行了初步探讨。     

1kW单端抽运、高光束质量、高稳定性全光纤激光振荡器

与光纤放大器相比,光纤激光振荡器具有结构紧凑、稳定性好、模式不稳定性阈值高、光束质量优良等优点。对单端抽运的1kW级全光纤激光振荡器进行了详细的理论和实验研究。建立了考虑光纤弯曲、模式耦合、抽运波长变化、包层光滤除的速率方程模型;利用国产合束器,搭建了单端抽运全光纤振荡器,在抽运功率为1.5kW时,获得1.04kW功率输出,光光效率为69%。对不同输出功率的光束质量进行测量,光束质量M2均小于1.25。激光器稳定工作1h,功率起伏小于1%。     

全纤化相干合成实现高稳定性近单模万瓦激光输出

<正>近年来,基于空间光路的相干合成技术得到快速发展,2020年,德国耶拿大学报道了12通道脉冲激光相干合成,输出平均功率达到10.4 kW;同年,以色列Civan公司报道了32通道连续激光相干合成,合成总功率达到16 kW;2021年,中国国防科技大学基于19通道光纤激光器,实现了20 kW相干合成输出。全纤化相干合成是基于全纤化合束器和主动相位控制实现的全光纤结构激光合成方式,兼具紧凑轻量、抗环境扰动、无杂散光、光束质量好以及光谱纯度高等独特优势,对实现超高亮度激光光源具有重要的科学价值和工程应用意义。然而,     

掺镱全光纤激光振荡器横向模式不稳定与受激拉曼散射的关系

研究了掺镱全光纤激光振荡器中横向模式不稳定效应与受激拉曼散射之间的关系。在纤芯直径为20μm的单端抽运1.5kW级全光纤激光振荡器中,当受激拉曼散射达到一定阈值时,横向模式不稳定效应突然出现,激光器输出功率突然减小,减小的输出功率由包层光滤除器倾泻到谐振腔外。实验发现:受激拉曼散射光谱增强、输出功率减小与包层光滤除器温度上升存在一定的关联;通过缩短光纤长度抑制受激拉曼散射,可以将单端抽运激光振荡器的横向模式不稳定阈值增大到2kW以上。对纤芯直径为25μm的双端抽运激光振荡器进行研究,同样通过抑制受激拉曼散射增大了横向模式不稳定阈值,获得了大于5kW的激光功率输出。实验结果初步验证了在非线性较强的情况下,受激拉曼散射是导致横向模式不稳定的原因,通过抑制受激拉曼散射可以增大横向模式不稳定阈值。     

基于20/400μm增益光纤的3 kW近单模全光纤放大器及其长时工作特性

利用波长为976 nm的抽运源对基于纤芯/内包层直径为20/400μm的增益光纤放大器进行双向抽运,通过优化光纤弯曲半径,合理选择抽运方式并优化抽运功率配比,可有效抑制横向模式不稳定效应和受激拉曼散射,获得了输出功率大于3 kW的近单模全光纤放大器。光纤放大器的光-光转换效率约为73%,受激拉曼散射抑制比为20 dB,光束质量因子小于1.7,时/频域上没有出现模式不稳定现象。对该放大器进行10 h的连续测试,结果表明,该激光器性能稳定,有望用于工业加工等领域。     

基于液晶材料的光束偏转技术研究进展

基于液晶材料的光束偏转系统具有高精度、低功耗、系统轻便、可随机指向等优点。介绍了该技术国内外研究动态;详细阐述了基于液晶材料光束偏转系统的基本原理、性能指标、研究进展及发展瓶颈;介绍了液晶材料与大角度步进器件组合使用实现大视场角光束偏转的几种新型技术;综合比较评价了各种液晶光束偏转技术发展前景;对新型液晶光束偏转技术发展方向作了展望。     

液晶光学相控阵光束偏转效率研究(英文)

液晶光学相控阵(LCOPA)的光束偏转效率(OSE)定义为一级衍射光强与总入射光强的比值,它受很多因素的影响,因此建立一个数值分析的模型来分析光束偏转效率。这个模型将液晶光学相控阵器件当作一个相位光栅和一个振幅光栅的组合体,可控变量既包括几何结构参数又包括相位分布的参数。理论研究了光束偏转效率和三类因素即偏转角、器件参数及理想与实际相位分布误差之间的关系,提出了改善光束偏转光效率的方法。结果表明随着偏转角的增大光束偏转效率将会减小,而增大填充因子、减小像素大小会提高光束偏转效率。均匀排布像素并不能获得最佳偏转效率,需要使用如时域有限差分等方法来得到最佳的像素分布。减小相邻相移器之间的间隔、提高相位回置值可以明显提高光束偏转效率。     

基于国产光栅的全光纤振荡器输出功率突破5.2kW

正高功率光纤振荡器的结构简单、稳定性好,在工业加工领域有着广泛的应用。2014年以来,全光纤振荡器的输出功率从2 kW迅速提升到4 kW以上。2017年8月,日本滕仓公司报道了输出功率为4 kW的全光纤振荡器。2017年7月,国防科技大学利用全国产且纤芯、内包层直径分别为25μm和400μm的大模场光纤光栅,采用单端抽运方式实现了输出功率大于2.7 kW的全光纤振荡器。2018年1月,国防科技大学基于该光纤光栅,并采用双端抽