用于308nm准分子激光治疗仪的液芯光纤传输特性研究

实验研究了308nm准分子激光皮肤治疗仪激光传输系统中光纤的传输特性。比较了三种不同类型的光纤：紫外扩展型液芯光纤、集束石英光纤、普通液芯光纤在不同的激光输出功率、工作时间等条件下的传输效率,紫外扩展型液芯光纤的传输效率达到70%;测量和分析在激光传输过程中液芯光纤对激光光强分布的改善和匀光作用,输出光束光场均匀性小于±4.5%。实验表明,基于液芯光纤的激光传输系统对于308nm紫外激光具有较好的激光传输效率、匀光效果和工作稳定性。     

准分子激光在液芯光纤中传输特性的实验研究?

液芯光纤作为一种新型的光能量传输媒介,有诸多显著的优点,着重介绍了液芯光纤相对于传统固体传光光纤束的优势。为了液芯光纤在紫外波段激光传输上的应用,对波长为308nm和248nm两种准分子紫外激光在液芯光纤中传输的能量透过率进行了实验研究,分析了单脉冲能量（1-5mJ）、光波长(248nm/308nm)、平均功率(2-20mW)等激光参数变化对准分子激光在液芯光纤中传输特性的影响,为液芯光纤应用于准分子激光传输提供了实验依据。     

用于白癜风治疗的308nm XeCl准分子激光系统

研制了一台用于白癜风治疗的308nm XeCl准分子激光系统。根据准分子激光器脉冲式放电的特点,设计了推挽式脉冲开关电源。实验研究了激光器脉冲重复频率、工作电压、气体寿命对激光输出能量的影响,并检测了激光输出脉冲能量的稳定性。通过自动反馈控制系统调整激光头放电工作电压实现输出激光能量的稳定。激光采用扩展型紫外液芯光纤传导,得到均匀性良好的治疗光斑,液芯光纤对308nm激光的传输效率约为70%。激光器脉冲重复频率1～200Hz,工作电压18～25kV,输出能量不稳定度小于4%。经光纤输出用于治疗的有效光斑直径22mm,脉冲能量密度2～3mJ/cm2。     

指印光学显现系统液芯光纤光束传输特性研究

光学显现提取技术是无损检测潜在指印的重要技术手段,而照明激发光源的可用光功率及光斑光强分布的均匀性对指印的光学显现效果及检测率具有重要的影响。采用紫外传输液芯光纤作为指印光学显现系统照明激发光源的导光传输元件,实验测量了液芯光纤在紫外光波段的传输特性,得到了266nm激光光束在液芯光纤中的传输效率及其随光纤弯曲半径的变化关系。实现了光纤传输出射光束的均匀光强分布,可满足指印显现提取所需的高功率、均匀照明激发条件。研究结果为液芯光纤应用于指印光学显现系统照明激发光源的导光传输提供了实验依据,具有实际应用价值。     

高亮度1018nm光纤激光实验研究

搭建了1018 nm全光纤激光系统,实验研究了增益光纤长度、光纤布拉格光栅的反射率以及增益光纤的芯包比等参数对1018 nm激光性能的影响。实验研究表明:对于双包层掺镱光纤,可通过减小增益光纤长度使短波长激光获得更大增益,进而实现1018 nm激光输出;通过增加低反布拉格光栅反射率和增益光纤芯包比可以更好地抑制自发辐射以及提升激光器的效率。基于15/130μm的国产双包层掺镱光纤,在1018 nm波段获得了大于150W的激光输出,光光转换效率为71%,自发辐射得到了有效的抑制。     

用于高功率激光的空心光纤

1　引言由于紧凑和高效激光器最近的发展 ,高功率激光器在工业和医学领域的应用已快速扩展。然而大多数高功率激光有一严重的缺点 :因为石英玻璃的吸收损耗 ,普通石英玻璃光纤不能用作这些激光的传输媒质。空心光纤由金属包层和空气芯组成 ,对从紫外到红外很宽的光谱范围高度透明。因此空心光纤适于传输玻璃光纤不能传输的高功率激光。本文介绍用于红外激光的空心光纤研究的最新成果。2　空心光纤原理空心光纤是由空气或隋性气体芯和吸收包层组成的细管。从光学角度考虑 ,在芯中传输的光在芯与包层界面被反射。与光在普通光纤中传输相比 ,当…     

多模与单模光纤级联系统对激光束的传输

分析了激光束在光纤中的非线性传输损耗,理论上证明了受激布里渊散射(SBS)是光纤传输能力的主要限制因素;实验上在532nm波段对长度为5m,纤芯半径为1.75μm,数值孔径(NA)为0.11的单模光纤的传输能力进行了测定,结果与理论一致。采用模场耦合理论,推导出多模光纤与单模光纤的直接耦合效率表达式,计算得到耦合效率与所选用的多模光纤和单模光纤的纤芯芯径之间的模拟关系。激光器输出波长为532nm;多模光纤的数值孔径为0.11,纤芯半径为12.5μm;单模光纤的数值孔径为0.11,纤芯半径为1.75μm,实验结果与理论基本吻合。根据理论和实验结果,设计出多模光纤与单模光纤混合传输方案,在柔性传输较高激光功率的同时可以得到高光束质量。     

抽运系统参数对全固态激光输出特性的影响

为了优化全固态激光的抽运系统,研究抽运系统参数对激光输出特性的影响。以半导体激光端面抽运Nd∶YVO4晶体的全固体激光器设计为例,实验对比了采用不同波长（880 nm和808 nm）和不同光纤芯径（100 μm和200 μm）的半导体激光抽运源对激光输出功率、效率和光束质量等特性参数的影响。结果表明采用880 nm直接抽运技术结合采用小光纤芯径长焦深的抽运系统,可减少斯托克斯光子亏损,实现抽运光模式和激光腔模式的匹配来提高效率和激光输出光束质量。     

基于掺杂粉末直拉棒工艺掺镱光子晶体光纤激光特性

采用掺杂粉末直拉棒工艺制备了一种小芯径的掺镱光子晶体光纤。以此光纤为增益介质,抽运波长为976 nm,实现了波长为1045 nm激光连续输出。并研究了抽运功率与光纤长度对激光性能的影响。受限于光纤的小芯径尺寸,该光纤激光器系统激光输出功率最大仅为0.42 W,激光斜率效率仅为33%。实验结果表明,利用掺杂石英粉末直拉棒工艺制备的掺镱光子晶体光纤有望应用于高功率光纤激光器的研制。     

掺镱全光纤激光器研究

用自制耦合器搭建了全光纤激光振荡器,通过不同的泵浦方式对全光纤激光器进行了实验研究。实验装置中加入包层光剥离器,纤芯/包层分别为20/400 μm的有源光纤作为增益光纤。实验中未加特定的冷却装置,选用2个110 W激光二极管分别进行前向和后向泵浦,在总泵浦功率223.6 W时,前向泵浦方式中获得激光功率输出152.2 W,光-光转换效率69%;后向泵浦方式中,激光功率输出156.5 W,光-光转换效率70%。最后,进行了双向泵浦实验,泵浦光功率443.8 W时,1080 nm近单模激光功率输出311 W,光-光转换效率70%。进一步增加泵浦功率,会获得更高功率的1080nm激光输出。     

高非线性液芯光子晶体光纤中超连续谱的产生

提出了一种实现高非线性光子晶体光纤(PCF)的新方法,即在空芯光子晶体光纤(HC-PCF)的纤芯空气孔中填充高折射率、高非线性折射率的液态物质三氯甲烷、甲苯、二硫化碳等。利用全矢量有限元方法分析了这种液芯光子晶体光纤的模式分布及色散性质,分析得出其零色散波长可在800 nm左右调节,因此可使中心波长800 nm的钛宝石飞秒脉冲激光在这种光子晶体光纤的反常色散区传输,有利于超连续谱的产生。而且由于填充后光子晶体光纤具有较高的非线性系数,较小功率的脉冲激光就可在几毫米长的这种液芯光子晶体光纤中得到频谱范围大于1000 nm的超连续谱。     

液芯光纤近红外光谱特性研究

通过实验测试了液芯光纤的液芯溶液在1510～1590nm近红外波段的透光特性和不同液芯溶液的红外光谱曲线，分析了影响液芯光纤透射率的因素，为寻找可实际应用于光通信波段的液芯光纤材料提供了一些实验数据。     

紫外激光脉冲的光纤传输特性研究

为了满足大型激光系统对紫外激光脉冲时间波形测量要求,采用紫外单模光纤进行传输取样的方法,理论分析了紫外脉冲在光纤中的线性传输特性,对影响脉冲波形测量的因素进行系统评价;并测试了紫外激光脉冲经过单模纯石英光纤传输后的脉冲波形。结果表明,对于纳秒、亚纳秒量级的紫外激光脉冲,单模紫外光纤是一种较好的传输介质;考虑到光纤损耗及探测器灵敏度限制,紫外光纤不宜作长距离传输。研究结果对高功率激光装置紫外光脉冲时间波形测量提供了理论和实验依据。     

2.79μm Cr,Er∶YSGG激光光纤耦合的实验探究

采用传能光纤替代导光臂传输激光能量能够极大地改善医用手柄的灵活性、降低系统复杂程度、提高激光传输效率.设计研制了2.79 μm Er,Cr∶ YSGG激光器及其光纤耦合系统.分析了激光器谐振腔输出镜对输出高斯光束参数的影响,设计弯月型透镜作为激光器谐振腔输出镜减小激光光束发散角,并选择合适的耦合单透镜,满足了数值孔径为0.29、芯径为400 μm的ZBLAN玻璃光纤耦合条件.实验结果表明,在弯月型透镜作为激光输出镜,耦合透镜焦距为20 mm时,可实现激光传输耦合效率高达83％,最大传输功率6W,满足了激光医疗仪器的临床应用需求.     

高效率纤芯同带抽运铒镱共掺光纤放大器

搭建了输出1535nm激光的铒镱共掺光纤放大器,通过注入1064nm信号光以抑制Yb离子波段处的放大自发辐射光,放大后的1535nm最大功率为3.2W。然后利用1535nm激光进行了1570nm种子光纤芯同带抽运铒镱共掺光纤放大实验,研究了在不同功率的抽运光时放大器的输出功率和光谱。当种子光功率为80mW,铒镱共掺光纤长度为5m,1535nm抽运光为2.1W时,放大器最大输出功率为1.22W,斜率效率为58.4%。同时进行了常规的976nm包层抽运1570nm种子光的对比实验。基于同一种子光和相同长度的增益光纤,常规抽运方式的斜率效率为23.7%。实验结果证明了同带抽运方式具有更高的转换效率。     

无节点反谐振空芯光纤1064nm高功率皮秒脉冲传输

本文报道了利用自制低损耗、无节点反谐振空芯光纤传输高功率1064 nm皮秒脉冲激光的研究。光纤包层由7根平均壁厚为700 nm的细玻璃管组成,纤芯直径为42μm,外径为175μm。选择脉冲宽度为15 ps且重复频率可调谐的高功率激光器作为实验光源。使用不同长度的光纤进行了传输测试,测试结果表明：当输入单脉冲能量为403μJ、平均功率为40.3 W、峰值功率为26.8 MW的激光时,最高可实现370μJ的高能量激光输出,传输效率高达91.8%。分析了超短脉冲经过不同长度光纤后时域和频域的变化情况,结果表明：当光纤长度为1 m时,脉冲保持无畸变传输,光谱发生轻微变形;当光纤长度增长至3.3 m时,由于非线性效应的影响,脉冲宽度展宽至26 ps,光谱展宽至70 nm。本研究表明无节点反谐振空芯光纤有望在超短脉冲激光的传输应用领域发挥重要作用。     

3×1高效率紫外光纤耦合器的研究

介绍了一种在深紫外波长下工作的特种光纤耦合器,它采用改良的三根光纤一次拉锥成型技术制造,利用旋转的光纤夹具和可移动的火炬获得的低损耗熔融锥区,通过选择不同数值孔径的输入和输出光纤降低熔接损耗。测试结果表明,该方法有助于提高产品的耦合效率,采用芯径为100μm的紫外光纤可以获得大于70%的耦合区传输效率,远高于其他3×1耦合器。     

用于激光能量传输的大纤芯微结构光纤的设计及制备

设计和制备了一种传输高功率激光能量石英基质微结构光纤。光纤的外径为180μm,芯径为84μm,包层为双层空气孔。实验结果表明,对半导体激光的980nm和YAG激光的1 064nm波长的传输损耗分别为6dB/km和7dB/km,而最低损耗可达到1dB/km@935nm;在弯曲半径为0.25cm的条件下,弯曲的附加损耗为0.56dB/circle@980nm和0.416dB/circle@1 064nm;实验测得在980nm波长的实际模场面积为2 951.71μm2,与理论值2 951.4μm2相吻合。研制的光纤具有结构简单、柔软性好、易制备、低非线性、低损耗和高损坏阈值等特点,是高功率激光能量柔性传输系统的理想介质。     

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%.     

1565nm激光泵浦Tm:Ho共掺石英光纤激光器稳态特性

与800nm和1180nm泵浦带相比较,1565nm泵浦有效消弱了多能级快速非辐射跃迁以及能量上转换损耗.建立了1565nm激光泵浦Tm3 :Ho3 共掺石英光纤产生2μm激光的理论模型,给出系统完整的速率方程和功率传输方程,采用数值模拟的方法对理想条件下系统稳态特性进行分析.结果表明,采用1565nm激光作为泵浦源,能够获得高效率的激光输出.在泵浦功率为3W、光纤长度2.2m时,输出功率高达1.7W、量子效率57%、斜效率67%.这是目前此类光纤获得的较好转换效率.