5 kW窄线宽全纤化单模光纤放大器

正光谱合成、相干合成等光束合成技术是目前突破单纤功率限制、提升光纤激光输出功率的有效途径,其中高光束质量、高功率窄线宽光纤激光作为合成的子束一直是国内外研究的热点。目前,窄线宽光纤激光器输出功率的提升受限于受激布里渊散射(SBS)、受激拉曼散射(SRS)和模式不稳定性(MI)等非线性效应,5 kW以上的近衍射极限窄线宽光纤激光的输出在国内尚未有报道。2020年12月,     

180 W单频全光纤激光器

高功率单频光纤激器在相干探测、功率光谱合成等方面具有广泛的应用前景。分析了高功率单频光纤激光器中受激布里渊散射效应的抑制方法,研究了放大级特性对受激布里渊散射效应的影响。采用线宽为70 kHz的单频光纤激光器作为种子源,经两级光纤放大,实现了中心波长1 064.1 nm、线宽70 kHz、最高功率为180 W的单频全光纤激光输出,光-光转换效率71.1%,光束质量Mx2=1.2,My2=1.21。分析了改变放大级特性前后输出功率提升的原因,认为改变放大级的温度分布减小了受激布里渊散射效应的增益系数,提高了输出激光的受激布里渊散射阈值,促使改变放大级温度分布后的输出功率大幅提高。该激光器的输出功率仅受限于泵浦功率,进一步提高泵浦功率,有望实现更高功率的单频光纤激光输出。     

基于中心掺杂的3.5 kW窄线宽光纤激光器

正目前,进一步提升光纤激光器的输出功率的有效方案是光束合成,主要包括相干合成和光谱合成。而光束合成要求激光子束具有窄线宽、高功率、高光束质量的特性。随着输出功率的提升,窄线宽光纤激光器受到受激布里渊散射(SBS)、受激拉曼散射(SRS)和模式不稳定性(MI)的限制越来越明显。     

钕玻璃的受激布里渊散射

当激光功率密度超过某定值时(如激光脉冲时间为5毫秒时,功率密度>2×10~5瓦/厘米~2),散射光强与入射光强之间的关系偏离线性。若激光功率密度进一步提高,很自然会出现自聚焦、受激散射和破坏等现象。为了解钕玻璃在高能激光器和高功率激光器中出现破坏的原因,我们在线性散射实验的基础上观察了受激布里渊散射的产生及其与钕玻璃破坏的关系。初步结果表明,利用调Q大功率钕玻璃激光器(脉宽～25毫微秒,功率>200兆瓦,谱线宽度<1埃)可观察到钕玻璃的受激布里渊散射。并测得受激布里渊     

高功率掺铥光纤放大器中受激布里渊散射效应研究

近年来随着对单频光纤激光器和放大器研究的不断深入,得到了越来越高的输出功率,由于单频光纤激光器、放大器的输出功率在很大程度上受限于受激布里渊散射(SBS)效应,故需要研究SBS效应的影响因素和抑制方法。利用铥离子(Tm3+)的速率方程和SBS效应下双包层光纤放大器的速率方程,建立了单频光纤放大器的理论模型,计算得到了掺铥光纤放大器的能量分布和输出功率,并讨论了光纤长度、抽运功率、Tm3+掺杂浓度、增益光纤内温度分布等因素对单频光纤放大器中SBS效应和输出功率的影响,总结了在提高放大器输出功率的同时有效抑制SBS效应的方法。自行搭建了全光纤掺铥光纤种子光源及放大器,高稳定性的全光纤掺铥激光种子光的中心波长为1941 nm,信噪比约为60 d B。当掺铥放大器的抽运功率达到2.15 W时,激光的输出功率可以达到0.766 W。     

基于同带抽运的4 kW级窄线宽全光纤放大器

正受限于热效应、非线性效应、抽运源亮度等因素,单路光纤激光功率提升能力有限。相干合成和光谱合成是获得更高功率输出且同时有望保持良好光束质量的有效方案。相干合成/光谱合成系统要求其基本单元模块——单路光纤激光窄线宽输出。然而,受限于受激布里渊散射(SBS)和热致模式不稳定(TMI)的双重影响,该类光纤光源的功率提升是国际公认的研究热点和难点。2016年,本课题组利用级联正弦相位调制抑制     

受激拉曼散射改进二极管抽运固体激光器的性能

针对激光输出参量控制的非线性效应应用日益广泛。这种效应的产生基于激光器的光平均输出功率或其脉冲的峰值功率。依赖于平均功率的非线性效应包括热效应、光折变晶体中的波相互作用效应等。依赖于激光脉冲峰值功率的非线性效应 ,更为多样。高重复率 (≥ 1k Hz)、高峰值功率 (≥ 1MW)和短脉宽 (10 -9～ 10 -1 3 ns)二极管抽运固体激光器非常适用于产生这些非线性效应。短激光棒获得短脉冲　　受激布里渊散射 (受激布里渊散射 )、受激拉曼散射 (SRS)和谐波产生都可由脉冲激光获得。在光束横向结构接近基模 (TEM0 0 )和脉宽为几纳秒或更…     

国产锥形光纤实现4.2kW近单模窄线宽激光

<正>近年来,高功率窄线宽光纤激光在非线性频率变换、光束合成等领域有广泛的应用需求。受限于非线性效应[受激拉曼散射（SRS）和受激布里渊散射（SBS）]和模式不稳定（TMI）效应等,目前基于常规商用大模场光纤实现了最高5kW级的窄线宽掺镱光纤激光输出。纤芯直径沿光纤纵向变化的锥形光纤逐渐被用于高功率光纤激光器中,在抑制非线性效应、保持光束质量等方面展现了优势。目前,基于锥形光纤实现了最高5kW级的宽谱光纤激光输出。     

基于受激布里渊散射放大效应的可调谐多波长激光器的研究

为了获得高质量的可调谐多波长激光器,提出并 验证了一种结构简单的基于受激布里 渊散射(SBS)放大效应的多波长激光器。首先设计了单频布里渊环形腔激光器,将单频 激光信号 作为信号光,通过SBS放大效应实现了超过12个波长的激光输出,且 产生的波长数可以 进一步增加。该激光器的波长间隔为0.087nm,通过调节泵浦波长和 功率实现了可调谐的多 波长输出。在20 min的时间间隔内,测量了信号的稳定性, 实验结 果表明, 本文的多波长激光器展现了较高的稳 定性。     

使用受激布里渊散射的新型Q开关技术

一种产生激光巨脉冲的新方法是用普通的激光激发一物质使之受激产生布里渊散射(SBS)并将散射光反射入原激光器中。散射的方向正是激光入射的反方向,此时入射光的绝大部分（大于90%)被转换为反射的布里渊光。这样就提髙了激光振荡器的效率,并形成一个巨脉冲。入射光的强度必须超过产生受激布里渊散射所需的临界这可以通过高能激光棒、合适的物质和聚焦来实现。     

单频脉冲光纤放大器中的SBS效应实验研究

为了研究受激布里渊散射(SBS)效应对单频脉冲光纤激光放大器中脉冲波形的影响,搭建了单频脉冲光纤激光放大器系统。实验中观测到脉冲波形的畸变,继续提高功率,畸变处出现峰值功率极高的尖峰,分析认为,光纤中的二次受激布里渊散射导致了尖峰脉冲出现。为验证这一结论,构造包含二阶Stokes波的耦合方程组,进行了模拟仿真。结果表明,该峰值功率极高的尖峰正是SBS效应的二阶Stokes波。     

受激布里渊散射相位共轭在激光技术中的应用进展

受激布里渊散射（SBS）相位共轭技术，在改善遍功率激光光束质量有着重要应用价值。本文综述了SBS相位共轭主振荡-功率放大（MOPA）激光系统以及各种构型的SBS相位共轭激光谐振腔的研究进展。     

SBS激光器实验研究

YAG棒激光器的热效应可引起波前畸变，利用受激布里渊散射(SBS)相位共轭镜(PCM)能补偿这些畸变。实验研究SBS对激光棒热效应的影响。通过SBS振荡腔的新颖设计，在抽运能量为17J，重复频率为5Hz时，得到稳定输出的能量为19mJ、脉宽为10．7ns的高质量激光脉冲。     

科技简讯

磷酸盐玻璃光纤激光器的输出功率高达近20W为了降低受激布里渊散射(SBS)和光暗化效应的影响(这2项因素都会减少激光器可能达到的输出功率),科研人员采用增加光     

包层抽运掺镱光纤激光器中受激拉曼散射和受激布里渊散射效应

高功率光纤激光器大多选用掺镱双包层光纤作为增益介质,由于光纤尺寸较小,极易在光纤谐振腔中产生受激布里渊散射、受激拉曼散射效应。包层掺镱双包层光纤激光器中一旦发生受激拉曼散射和受激布里渊散射效应,其产生高强度信号成为高功率光纤激光器的主要噪声来源,影响激光输出的特性和稳定性。对包层抽运掺镱光纤激光器中的受激布里渊散射和受激拉曼散射进行了实验研究,在单模双包层光纤中观察到受激布里渊散射和受激拉曼散射。实验结果表明,在光纤谐振腔中,抽运方式、谐振腔输出镜损耗、受激瑞利散射对受激布里渊散射的影响较大,尤其是受激瑞利散射为谐振腔提供了附加反馈,不仅压窄激光信号的线宽,而且使得受激布里渊散射的阈值迅速降低。     

相位锁定双包层光纤激光器阵列获得18.3 W的相干输出

光纤激光器以其结构紧凑、转换效率高、易散热和光束质量好等优点正逐渐成为高功率全固态激光器的主要选择。目前,单根光纤激光器的输出功率已经超过千瓦量级,但是由于受受激拉曼散射(SRS)和受激布里渊散射(SBS)等非线性效应的影响,单根光纤激光器的最终输出功率还是受到限制。     

相位调制法抑制2μm光纤激光受激布里渊散射效应的实验研究

利用相位调制法研究了调制电压与调制频率对2μm光纤激光受激布里渊散射(SBS)效应抑制效果的影响。实验观测了当SBS产生时,Stokes光的频移约0.17nm,对应激光功率约为120mW。用半波电压为3.5V的电光相位调制器对激光进行相位调制,当调制频率为1MHz和5MHz,调制电压为4V时,SBS阈值分别为250mW和440mW。固定调制电压,提高调制频率,阈值功率持续提升。调制频率大于30MHz时,在允许承受的功率范围内,未观测到SBS产生。     

新型多抽头复系数微波光子滤波器

基于受激布里渊散射（SBS）和可调谐多波长光纤激光器,设计了一款基于新型多抽头的复系数微波光子滤波器。该滤波器由SBS效应引入一个相移量实现复系数,通过调节SBS的泵浦光功率控制相移量的大小,进而实现滤波器的中心频率连续可调谐。实验研究了基于高掺杂铒纤的可调谐多波长光纤激光器,得到了波长间隔为0.338 nm的多达16个激光信号的稳定输出。以实验数据为抽头光源,仿真研究了SBS增益介质长度、抽头光源的数目和波长间隔对该款微波光子滤波器性能的影响。     

带SBS相位共轭镜的高重复频率高功率激光系统研究进展

受激布里渊散射(SBS)是一种三阶非线性光学效应,SBS相位共轭镜(PCM)是基于SBS的自抽运PCM,能实时补偿放大器和放大光路中的波前畸变,改善激光器的输出光束质量,其应用越来越广泛。简要介绍了SBS-PCM激光系统的基本原理和典型装置,并概述了国内外液体和固体SBS相位共轭技术在高重复频率高功率激光系统中的研究进展,提出带SBS-PCM的高重复频率高功率激光系统有待解决的问题。     

SBS系统中获得高保真脉冲波形

受激布里渊散射(SBS)相位共轭镜(PCM)技术可以改善高功率激光器光束质量，并降低对光学材料和元件加工精度的要求，因而在ICF激光驱动器的研究中受到关注．为了适于ICF激光系统的应用，SBS脉冲必须与入射抽运光脉冲有高的波形保真度．但是，普通SBS系统中由于阈值效应只能得到陡前沿的压缩Stokes脉冲．