双向同带泵浦光纤激光实现大于6 kW的近单模输出

高功率光纤激光器具有电光效率高、光束质量好、结构紧凑、可柔性操作等特点,已经在多个领域得到广泛应用.同带泵浦具有泵浦亮度高、热管理方便等优势,是实现高功率高光束质量光纤激光器的有效途径.2010年,IPG公司利用同带泵浦技术实现了10 kW单模光纤激光输出,并于2012年进一步将功率提升至20 kW.自此同带泵浦成为国内外高功率光纤激光领域的研究热点.     

双包层掺杂光纤端面泵浦技术的研究

设计了一种基于准直聚焦透镜组的双包层掺杂光纤端面泵浦耦合系统,通过分析多模光纤耦合输出的泵浦光束参量经准直聚焦透镜光学系统后的变换特性,给出了能够满足泵浦光束与双包层掺杂光纤内包层模场分布匹配条件的透镜组参数及其位置参数设计要求,并利用结构参数与双包层掺杂光纤完全相同的未掺杂双包层光纤进行了耦合功率的实验测试,当泵浦源输出功率为50 W时,获得了34.1 W的入纤泵浦功率,泵浦耦合效率达到近70%,为搭建双包层光纤激光器奠定了基础.     

1 532 nm全光纤Er/Yb共掺杂激光器

近年来,相干探测激光雷达是测量远距离低空风切变的有效手段,1.6 μm波段固体激光器以其人眼安全、探测器件成熟等优势成为相干雷达主要光源。其增益介质Er:YAG晶体在1532 nm波段有较强的吸收峰,但吸收谱较窄,因此通过使用1 532 nm光纤激光器进行谐振泵浦可以有效提高晶体输出效率。为此,文中以Er/Yb双包层光纤为增益介质,1532 nm光纤光栅为反射腔镜,976 nm半导体激光器为泵浦源,实现了全光纤化1532 nm激光输出。输出激光最大功率73.44 W,波长可调谐范围为1531.35~1532.14 nm,波长谱宽为0.06 nm,x和y方向的光束质量M2分别为1.38和1.26,是1.6 μm固体激光器的理想泵浦源。并采用此激光器泵浦Er:YAG非平面环形腔获得1.3 W单频激光输出,斜率效率为31.76%。     

一种便携式激光多普勒测速光学系统的设计

为了将激光多普勒测速技术应用于野外流体速度测量,设计了一种基于舣光束模式的激光多普勒测速光学系统,采用光纤耦合半导体激光器作为光源,通过保偏光纤耦合器、保偏光纤准直器以及非球面透镜来实现激光的分束、准直与聚焦,形成干涉条纹,并利用接收透镜、针孔光阑以及雪崩光电二极竹检测多普勒信号光.结果表明,所设汁的光学系统的空间分辨...     

激光差频技术实现高平均功率3.8 μm纳秒中波红外激光输出实验研究

报道了利用脉冲激光差频技术获得波段在3.8μm纳秒中波红外激光输出的实验研究。分别研制了基于增益调制半导体激光器和"8字腔"锁模掺Yb光纤激光器的1094 nm纳秒脉冲激光种子,经光纤激光放大后获得平均功率为40 W的高光束质量线偏振泵浦光。研制了脉冲同步的1535 nm的信号光种子及输出平均功率为3 W的掺Er光纤激光放大器。将放大后的1535 nm线偏振信号光与1094 nm泵浦光共线入射到作为非线性晶体的周期性畴极化反转掺镁铌酸锂(PPMgLN)晶体中,利用激光差频技术实现了平均功率为5 W的3.8μm纳秒脉冲激光输出。     

用激光超声法检验物体表面的方法

美国纽约州的General Eleetric公司的P·W·Lorraine等人发明—用激光超声检验物体表面的方法和系统。该系统由激光光源、探测器和成像系统组成。用激光光源发射的光束扫描物体表面、发射的激光束产生超声波,用激光器扫描物体表面,在每一个扫描位置的一个探测带有一个探测器的表面超声波被反射,用调焦合成孔径技术对每个扫描位置激光超声波形数据组进行处理,     

环形掺铒光纤激光器自混合散斑及动态目标距离测量

研究了一种基于环形腔的光纤激光器自混合散斑动态目标距离测量方法。提出环形掺铒光纤激光器自混合散斑效应的实验模型,对环形光纤激光器内自混合散斑信号的产生进行了理论分析,并通过实验得到了动态自混合散斑信号。应用动态散斑信号的频谱能量密度分析,得到垂直扫描光束探测距离与频谱能量密度的线性关系。研究结果表明,应用光纤激光器和自混合散斑效应,可以对动态目标的距离进行高精度测量。     

专利与文献

本文论证了八折叠式纵向激光二极臂泵浦1.06μm连续Nd:YAG板条激光器的性能。809nm的二极管辐射通过双色镀膜从板条晶体1.06μm光束的反射点开始聚焦入射每一条激光波道。相应斜效率为42.5％时,在     

面发射激光器发光量监视系统

日本Fuji光电公司的A.Uejina等人发明的面发射激光器的发光量监视系统由面发射激光器阵列、分束器、光电探测器组成。探测器探测各个发光点发的激光束通过狭缝的所有光束。为了控制激光阵列,使各发光点顺次发射的大量光束按次序被探测器     

激光调阻机的光学系统设计

激光调阻机是通过激光打点切割,改变电阻体的导电截面积,从而达到把低于目标阻值的电阻体阻值修调到要求阻值允许的偏差范围内,适用于片状电阻器的快速大规模生产.在激光调阻过程中,通过高精度的数字电桥实时监测阻值变化,控制调阻进程,辅之以系统复杂的机械手操作,脉冲激光器高频输出,光束精确定位控制及其它机电操作控制,自动完成每小时十几万支电阻的调修生产,是集光、机、电一体的现代化高科技生产设备.调阻机光学系统主要由三部分组成:1)光源系统,2)光束扫描系统,3)光学监视系统.光源系统包括激光器、光束能量衰减器、扩束器等.作为激光调阻机的加工用光源,其特性参数对调阻效率、精度有直接影响,本机采用Nd∶YAG声光调Q脉冲固体激光器,光束模式为TEM00模.激光调阻时,薄膜电阻材质不同,所需要的激光功率也不同,通过在光路中加入衰减片的方法,可获得稳定的调阻功率.光束扫描系统由双向扫描振镜和聚焦f-θ透镜组构成,前者实现光束按要求偏转,后者对光束进行聚焦,使其焦点位于电阻片表面.聚焦镜头由多片透镜组成,除有普通光学系统的一般要求外,还要求该镜组达到扫描距离与扫描角度成线性关系.光学监视系统包括分光镜、变焦镜头、CCD相机和照明光源等.分光镜经过特殊镀膜处理,以实现对不同波长光的透过及反射要求.调阻用的激光是单色光,f-θ聚焦镜组在设计时无须考虑消色差.照明光源采用高亮度红光二极管,可获得清晰的观察效果.(OE33)     

二元光学系统二极管激光列阵泵浦源

二元光学系统二极管激光列阵泵浦源明尼苏达大学电工系和麻省理工学院林肯实验室研究人员正在发展使二极管激光列阵有效泵浦固体激光器的二元光学系统。系统的设计，能使几百个激光二极管的光束只对基模激光作用区作最好泵浦，从而比现有系统输出更高功率。为泵浦固体激光...     

两种不同类型独立激光器的拍频实验

利用一个中心波长范围1052.82～1053.12 nm的可调谐半导体激光器和一个波长范围为1053.10～1053.20 nm的窄线宽光纤激光器进行拍频实验.介绍了拍频信号探测的基本原理,设计了实验光路,经过宽频放大器进行信号放大后,采用高频示波器观察到周期10 ns,信号振幅4 mV左右的稳定拍频信号,实现了两种不同类型独立激光器输出光束的拍频测量.利用分光棱镜和F-P腔扫描干涉仪设计了一个两激光光束频率实时对准装置,可以在拍频测量的同时进行激光频率相对漂移的监控,解决了快速频率对准问题.并针对激光器自身频率稳定性较低的情况,提出了采用计算机自动控制实现自动频率对准与频率跟踪的方案.     

低空高分辨率激光雷达光学系统设计

针对“低慢小”目标光学成像识别能力差、复杂背景下信噪比低等问题，设计了一款低空高空间分辨率激光雷达光学系统。发射光学系统扫描器件采用MEMS反射镜，设计了专用扩束光学系统保证不同扫描角度发射激光的光束质量；接收光学系统采用物镜、数字微反射镜器件结合偏振器件，可同时实现激光回波接收与可见光成像，相较于采用单点探测器接收的激光接收系统，具有背景噪声低的优势。给出了光学系统的性能参数，利用光学设计软件设计了光学系统，该系统空间分辨率为0.5 mrad/pixel，扫描点阵列规模为200×200。模拟结果表明设计方法可行，计算其在大气中的探测距离可达到1000 m，背景噪声相较于单点探测器接收系统可降低约22162倍。     

激光频率转换装置

美国纽约州的Eastman Kodak公司的M.C.Gupta发明一种新的激光频率转换方法。此频率转换装置采用二极管激光器输出至少三束分立激光,第一、第二和第三条光纤与每一束光耦合,每个光纤包括一个内装的光栅,每个光纤传输的激光与其他光纤中传输光的波长有一个规定波长差,此光束一部分后向反射,入射到二极管激光器,二极管激光器将产生此波长的光束。采用频率转换结构接收发射的光束,并改变每个输入光     

光纤弯曲对掺镱光纤激光器光束质量的影响

通过改变F-P腔全光纤激光器中的光纤盘绕半径,对输出激光光束质量进行了研究.搭建了百瓦级全光纤激光器.最大泵浦功率为436 W的条件下,获得了300 W波长1 080 nm的激光输出.光束质量M2=1.13.光-光转换效率为69%.理论分析并计算了20/400 m大模场面积双包层光纤中的两种导波模式LP01模和LP11模沿光纤径向的功率分布和弯曲损耗;利用光纤弯曲选模方法,实验上探究了光纤弯曲半径对输出激光模式及光束质量的影响.实验发现,通过光纤弯曲方式可以有效地消除高阶模式,再经过包层光剥除可以获得更好的光束质量M2=1.06.     

专利

美国新泽西州的Panasonic Tech公司的A.fukumoto等人发明一种用光纤耦合二极管激光器进行材料处理和检验的仪器和方法。这种仪器可对材料进行精细处理。仪器由二极管激光阵列组成。用组合的光束扫描材料,在处理材料时和处理材料之后产生材料的热图像。接收和处理图像信息以产生二极管激光器阵列发出光束的控制信号。(美国专利号:5580471)     

光纤激光器透镜耦合系统的优化设计

准直一聚焦双透镜系统是光纤激光器中常用的一种泵浦耦合技术,但是对于大功率LD泵浦源尾纤输出的多模类高斯光束,难以解析表达其中高阶模式的透镜变换规律,根据此设计透镜耦合系统过程也很复杂。本文用几何光学的方法保证数值孔径的匹配,以类高斯光束光斑尺寸作为基模高斯光束束腰,用基模高斯光束传播规律来简化大功率光纤激光器透镜耦合系统的优化设计.最后给出了一个利用MAT-LAB优化工具函数设计双透镜聚焦耦合系统的实例。     

2×2全光纤激光器阵列部分相干合成的实验研究

对22全光纤激光器阵列的部分相干合成进行了实验研究。将四台全光纤激光器阵列分为两组,组内两光纤激光器通过一个对激光波长具有一定反射率的光纤光栅实现腔模互注入相位锁定,而两组激光阵列元之间非相干。四束激光经一个四面直角棱镜反射后尽量接近并实现对称排布。获得两组清晰的干涉条纹, 条纹最大可见度分别约为43 %和38 %。整个激光器阵列在泵浦光总功率为1 624 W时获得925 W高功率部分相干输出。在合成光束占空比为0.54时, 合成光束的光束质量BQ值约为1.95。激光器阵列由全光纤元件组成, 系统结构紧凑, 在长时间的高功率合成实验中, 性能稳定, 没有观察到光热损伤现象。     

大功率双包层光纤激光器拉曼效应分析

受激拉曼散射是大功率光纤激光器性能提升的主要限制之一.采用数值方法深入分析了大功率光纤激光器中的拉曼效应,结果表明,增大信号波长和减小腔镜反射率能有效地减小受激拉曼散射的影响;深入探讨了不同泵浦方式下激光器的拉曼特性,为选取合适的泵浦方式提供了理论依据;首次研究了空间多点泵浦情况下大功率光纤激光器中的拉曼效应,对空间多点泵浦模型中如何优化泵浦方式、合理设置泵浦点功率具有指导意义.     

改进的环形腔双包层掺Tm3+光纤激光器

设计了一种改进的环形腔双包层掺Tm3 光纤激光器.通过分析准三能级系统的再吸收损耗并对比实验结果,获得了双包层掺Tm3 光纤激光器的阈值功率和热平衡时反转粒子的数量;研究了所设计的环形腔双包层Tm3 光纤激光器的稳态特性,仿真结果表明:环形腔结构下,整个光纤都处于高泵浦状态之中,且随入射功率的增加,泵浦功率增加更明显;在光纤长度不变的情况下,二色镜最佳反射率随泵浦功率的增加逐渐增大;在二色镜反射率不变的情况下,随泵浦功率的增加,最佳光纤长度逐渐增加.