高功率飞秒脉冲光纤激光系统

基础科学研究和超精细工业加工领域的发展迫切需要高重复频率、高功率的飞秒脉冲激光。采用啁啾脉冲放大技术,以掺镱双包层光子晶体光纤作为增益介质,搭建了高平均功率飞秒脉冲光纤激光系统。系统包括被动锁模振荡器、脉冲展宽器、单模光纤预放大器、光子晶体光纤功率放大器和脉冲压缩器5部分。实验上获得了重复频率40 MHz、平均功率150 W、脉冲宽度273 fs的超短脉冲输出。整个系统置于3 m×1.5 m的光学平台上,通过模块化和集成化的改进,该系统体积有望大幅度减小,为科学研究和工业应用提供有力工具。     

高功率掺镱双包层光纤飞秒脉冲放大器

采用双包层光纤对超快激光脉冲放大的研究已经成为一个热点课题。双包层光纤实现了连续激光、Nd：glass和Yb：KGW等脉冲激光为种子光的放大。迄今为止，掺Yb激光晶体中基态能级分裂最大的是Yb：GSO晶体，为1067cm。较高热导率使得Yb：GSO晶体仅依靠自然冷却就可在高功率抽运时保持稳定的连续或飞秒激光输出。本实验利用种子源主振荡放大（MOPA）技术，以Yb：GSO激光为种子光，获得了平均功率为10W的飞秒激光输出。     

高功率掺镱大模面积光子晶体光纤飞秒激光放大器的实验研究

掺稀土光纤可由激光二极管(LD)直接抽运,大幅度降低成本;宽的增益光谱、高的单程增益和极强的散热能力使之成为理想的激光增益介质;而且光纤激光器将激光限制在光纤波导中传输,具有很好的环境稳定性,以及更加紧凑的结构,特别是双包层光纤激光器的出现,使其成为能够走出实验室的     

高功率飞秒自相似光纤激光放大系统

基于自相似光纤激光放大技术,通过非线性光谱展宽突破光纤增益带宽的限制,结合高效色散补偿以获得高功率超短脉冲放大输出,最终得到中心波长1030 nm、重复频率40 MHz、平均功率34 W、脉冲宽度50 fs的高质量脉冲输出,对应峰值功率17 MW。该系统采用可饱和吸收体锁模,采用啁啾光纤布拉格光栅补偿腔内色散,相对于啁啾脉冲放大技术具有结构简单、集成度高等优点。实验结合光纤热管理技术和数字测控技术(FPGA),显著提升了系统的稳定性和鲁棒性,极大推动了高功率飞秒光纤激光在下游诸多科学与技术领域的应用。     

光子晶体光纤飞秒激光放大器抽运方式的研究

对不同抽运方式下光子晶体光纤飞秒脉冲放大器中的脉冲演变过程进行了数值模拟和实验验证。在数值模拟上,采用了速率方程和非线性薛定谔方程相结合的理论模型;该模型考虑到端面抽运引起光纤中的非均匀增益分布、群速度色散和自相位调制三者之间的相互作用。模拟结果表明,相比于前向抽运放大方式,采用背向抽运放大方式不仅输出功率高,而且放大脉冲具有更窄的时域和光谱宽度,即较小的时间带宽积和更少的非线性积累。在验证实验上,搭建了基于前向和背向抽运方式的光子晶体光纤飞秒激光放大器;获得的实验结果与数值模拟结论一致,并对放大脉冲演变过程的物理机制进行了讨论。     

高功率、高质量全保偏光纤飞秒激光放大系统

利用普通大模场面积掺镱保偏双包层光纤作为增益介质,采用啁啾脉冲放大技术搭建了全保偏光纤飞秒激光放大系统。由于全保偏光纤结构,系统具有较高的集成度和长期稳定性。将系统中积累的三阶色散与放大过程中引入的非线性啁啾相互补偿,通过控制展宽光纤的长度,优化了压缩后脉冲质量和宽度。同时分析了周期性光谱调制对放大输出的影响,通过优化保偏(2+1)×1光纤合束器的制作工艺,解决了其引起的周期性光谱调制问题,最终获得重复频率为111MHz,压缩后输出平均功率为9W,对应脉宽为260fs,单脉冲能量为81nJ,保偏比为13dB的高质量飞秒激光脉冲输出。     

高功率窄线宽光纤激光的研究进展与发展趋势

高功率窄线宽光纤激光器具有光束质量好、结构紧凑等优点,在相干合成、光谱合成以及非线性频率变换等领域具有广泛的应用前景,基于窄线宽光纤激光相干合成、光谱合成的激光系统性能指标已经超越单束激光的最高性能,基于窄线宽光纤激光非线性频率变换的激光也实现了同类波段激光的最高性能。分析窄线宽光纤激光功率提升同时保持光束质量过程中产生的物理机制和面临的技术挑战,详细介绍学校课题组在高功率窄线宽光纤激光方面取得的代表性成果,特别是高光束质量的7 kW级非线偏振窄线宽激光和5 kW级线偏振窄线宽激光,不仅是同类激光的最高功率值,也逼近了同等条件下非窄线宽光纤激光的功率极限。根据近年来理论研究和技术攻关结果,结合国内外研究现状,对高功率窄线宽光纤激光未来几个发展趋势进行预判。     

掺铒光纤放大器的研究现状与发展趋势

介绍了掺铒光纤放大器 (EDFA)的研究和应用情况 ,指出了掺铒光纤放大器存在的问题及发展方向 ,为掺铒光纤放大器的深入研究提供了有益参考     

高功率板条激光技术现状与发展趋势

作为非常典型的高功率固体激光器,“之”字光路板条激光在过去二十年取得了重要的进展,相继发展提出了高平均功率面泵浦板条放大器、多段掺杂板条、高亮度泵浦Yb: YAG板条等新技术。文章对板条激光的技术发展历程进行了回顾、分析和评述,包括它的设计原则、传输功率放大规律以及为了优化性能而产生的各种改进方法。在对板条激光功率定标能力进行一般性讨论基础上,针对性地分析讨论了提高输出功率和改善光束质量的的技术发展趋势,预期高平均功率板条激光技术未来还有相当大的发展空间。     

基于光子晶体光纤飞秒激光技术的高功率紫外激光源

实验研究了一种基于大模场面积光子晶体光纤飞秒激光技术的紫外飞秒激光源.分析了群速失配下的倍频光和基频光的走离长度,并实验比较了不同长度的BBO晶体的倍频功率和效率.分别采用5 mm和0.18 mm的两块BBO晶体,在Ⅰ类相位匹配条件下,对光子晶体光纤放大器输出的脉宽为110 fs,重复频率50 MHz的1040 nm飞秒激光进行腔外二倍频(SHG)和四倍频(FHG),获得了高功率紫外飞秒激光.在20 W的平均功率抽运下,获得了8.88 W的二倍频绿光输出,转换效率为44.4%.同时获得了656 mW的四倍频260 nm紫外激光,单脉冲能量13 nJ,最高功率时二次谐波(SH)到四次谐波(FH)的转换效率为7.39%.     

高功率光纤放大器的实验

文章首先介绍了包层泵浦的基本原理和采用大功率多模泵浦激光器泵浦镱铒共掺双包层光纤实现高功率放大器的技术方案,并与传统掺铒光纤放大器(EDFA)的技术方案进行了比较.随后,作者在文章中提出了创新的光学结构,即在第1级采用传统EDFA技术优化噪声指数,第2级采用镱铒共掺双包层光纤和高功率多模泵浦激光器以提升输出功率.采用此结构的光放大器获得了30.9 dBm的输出功率和5.2 dB的噪声指数.     

飞秒染料激光放大器

本文用重复率为10Hz、调Q、Nd∶YAG激光器的二倍频输出泵浦四级染料放大器,把从对撞脉冲锁模(CPM)环形染料激光器中产生的43fs的光脉冲能量放大到100μJ,脉冲宽度为125fs,峰值功率为800MW,在用一组四棱镜系统对放大的光脉冲进行群速度色散补偿以后,得到了宽度为70fs的放大光脉冲输出,峰值功率达GW。     

基于主动偏振控制技术实现高功率线偏振飞秒光纤激光

<正>高功率超快光纤激光在基础研究和工业领域中都有广泛的应用。目前，基于自由空间耦合和全光纤结构的超快激光啁啾脉冲放大（CPA）系统的平均功率已经分别达到了830 W和440 W。需要指出的是，由于CPA系统中压缩器的偏振选择特性，超快光纤激光一般输出线偏振光。此外，在一些特定的应用如超快激光相干合成中，也需要采用线偏振光。一般来说，线偏振光的产生和放大通常都是基于保偏光纤实现的。     

高功率掺镱光纤振荡器:研究现状与发展趋势

近年来,高功率掺镱光纤振荡器的输出功率和光束质量不断提升,在工业、科研等领域得到了越来越广泛的应用。目前,多模掺镱光纤振荡器的输出功率已经突破17.5kW,近单模光纤振荡器输出功率已经突破8kW。本文对掺镱光纤振荡器在科研和工业领域的研究现状进行详细介绍,分析掺镱光纤振荡器未来的发展趋势;对进一步提升掺镱光纤振荡器功率和光束质量的各项关键技术进行剖析,给出了万瓦级近单模高功率掺镱光纤振荡器的技术方案,以期为更高功率光纤振荡器的发展提供技术参考。     

高功率光纤激光器与放大器的进展

文章扼要地介绍国际上高功率光纤激光器的进展状况,重点介绍近几年国内外高功率光纤激光器与放大器的发展水平和动向.     

高功率光纤激光器及放大器

一种新型光纤激光器设计（双包层光纤激光器）已经在通信、印刷技术、医学以及材料加工等领域产生了重大的影响。本文侧重于介绍这种相对较新器件的特性并分析它们对当今科技的影响。光纤激光器自诞生以来的２５年里，科研人员对其功率的开发，以及在脉冲的特性、输出光波长等方面作了大量的工作；对光纤激光器在电信、激光测距、材料加工、成像以及医学等方面的应用也进行了开发研究。尽管人们对光的耦合、光的产生及传输已经有了详尽的了解，但只是到了现在才看到了光纤激光器的商业前景。这是由于最近发展了一种新型的光纤器件——双包层…     

高功率光纤激光器和放大器

光纤激光器是自其首次演示以来２５年中最具活力的研究课题。全世界科研人员已探索研究了它们的功率或脉冲特性及产生各种波长激光的能力。采用不同的增益介质、抽运方案和谐振腔设计组合,已研究了光纤激光器在电信、激光测距、材料加工、成像和医学中的应用［１］。虽然对光耦合、光产生和光传播已有详细理解,光纤激光器仅从现在才开始注意商业上的成功应用,这是新型光纤器件双包层光纤激光器研究发展的结果。原则上,与二极管和块状器件相比,光纤激光器有许多优点［２］。头发一样细的光纤具有极高的破坏阈,而它们高的表面／体积比使…     

高功率双包层光纤放大器

高功率双包层光纤放大器在光纤传感、光纤通讯、光谱测量和惯性约束聚变等领域有广泛应用.介绍了两种获得放大激光输出的高功率双包层光纤放大器:单频双包层光纤放大器和脉冲双包层光纤放大器.分析了它们的工作原理及关键技术,并对国内外近期进展作了综述.     

FTTH用高功率光纤放大器

近年来在Cabie Modem和xDSL等多种形式的宽带接入蓬勃发展的同时，光纤到户也逐渐成为了人们极感兴趣的一种接入方式。光纤到户后，最终将实现电话、有线电视和上网“三网合一”，上网的数据传输速率可以超过100Mb/s比常用的拨号上网速度快200倍以上．将使用户能在家里欣赏高清晰的电视电影，实现快捷的网上办公等，