基于双光栅的光纤激光光谱合成关键技术研究进展(特邀)

基于双多层电介质膜（MLD）光栅色散补偿构型设计的光谱合成激光器（SBC）既实现了多路光纤激光高光束质量共孔径合束输出,又降低了单路光纤激光的线宽要求,逐渐成为多纤光谱合成的重要技术途径之一。介绍了基于双MLD光栅光谱合成的基本原理,简要分析了其涉及的关键技术。回顾了高功率可合成窄线宽光纤激光器、高功率高效率短波长光纤激光器、大色散高衍射效率MLD光栅和高集成度密集组束等主要关键技术的研究进展。介绍了中国工程物理研究院应用电子学研究所在基于双MLD光栅光谱合成关键技术研究方面的最新研究进展。对双MLD光栅光谱合成光源的发展潜力进行了展望。     

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。     

光纤耦合器回波损耗研究与测试分析

应用高功率半导体激光器分别与7×1和(6+1)×1光纤耦合器相结合,通过全光纤式光束合成技术,测试了高功率光纤耦合器回光功率.分析比较两种高功率激光传输型光纤耦合器的激光回光功率在输入光纤端面直径、输出光纤末端纵向角度和光纤耦合器腰束纤芯结构等物理因素对回波损耗的影响.     

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。     

窄线宽光纤激光突破4kW近单模输出

高功率窄线宽光纤激光在光束合成、非线性频率变换等领域具有重要应用需求,近年来成为激光技术领域的研究热点。目前,已有多家单位报道了千瓦级(以上)量级的高功率窄线宽光纤激光。2016年,笔者所在课题组基于半导体直接泵浦方案实现了1.89 k W线偏振窄线宽激光输出,偏振消光比为15.5 d B,3 d B激光线宽为45 GHz;2018年,课题组又基于同带泵浦方案实现了3.94 k W高功率窄线宽激光输出.     

基于7×1光纤功率合束器的大于6kW的光纤激光合成

<正>光纤激光器具有转换效率高、光束质量好、结构紧凑以及维护方便等优点,近几年得到了飞速发展,已在科学研究、工业制造和国防安全等领域得到了广泛的应用,同时也是未来高功率激光发展的重要方向之一。光纤功率合束器是实现高功率光纤激光的核心元器件,可将多个中等功率的光纤激光器进行功率合成,以获得更高功率的光纤激光输出,彻底解决单根光纤激光器由于非线性效应、光纤端面损伤、热透镜效应等因素造成的功率瓶颈的问题。攻克光纤合束器的关键技术,研制出高效率高功率的光纤功率合束器,     

275W MOPA结构全光纤窄线宽掺镱光纤激光器

高功率窄线宽激光在相干合成、非线性频率转换、激光雷达、重力波探测等领域有着广泛的应用。光纤激光具有出光阈值低、电光效率高、光束质量好等优点,使其得到飞速发展。基于主振荡功率放大(MOPA)结构的全光纤激光器,无需空间光路调节,不仅兼有一般光纤激光的优点,还有结构     

高功率光纤激光相干合成的现状、趋势与挑战

光纤激光相干合成是突破单路光纤激光功率极限和实现更高输出功率的有效技术方案,是传统高功率激光系统走向激光相控阵高功率光纤激光系统的重要基础。介绍了高功率光纤激光相干合成的系统结构,并指出了主要研究对象和关键技术;介绍和分析了光纤激光相干合成的国内外相关研究现状和发展趋势;分析了光纤激光相干合成面临的主要技术挑战。     

高功率超快光纤激光器研究进展

高功率超快脉冲激光应用广泛,包括精密工业加工、超快光谱学、强场物理学及军事应用等。光纤激光具有操作方便、散热要求低、光束质量好等优势。综述了近年来高功率超快光纤激光器的研究进展,包括新兴的被动锁模光纤激光技术及啁啾脉冲放大技术,以高功率超快光纤激光器在高次谐波产生中的应用为例,阐述了高能量光纤激光在非线性光学中的优势,对高功率超快光纤激光器的研究前景进行了展望。     

光纤激光器相干合成技术及应用

光纤激光的相干合成技术是实现高功率高亮度固体激光系统的重要技术途径,它可以在提升光纤激光系统总功率的词时,保持良好的光束质量,从而使输出激光的亮度大幅提高。本文阐述了基于MOPA结构的光纤激光相干合成技术、相位检测控制技术,在此基础上,分析了光纤激光技术在军事中的应用前景,重点研究了在机动平台光电防护系统以及空间攻防系统中的应用。     

基于量子系统的超高亮度光纤激光合成体系概念与构想

讨论了单口径光纤激光的优势与局限,分析了目前主要采用的基于信息系统的几种光纤激光合成技术的高功率定标放大能力,提出了基于量子系统的光纤激光合成的概念,对未来的光纤激光量子合成系统进行了构想和展望,认为这一系统在百千瓦甚至兆瓦级超高亮度激光领域具有巨大的发展潜力。     

包层泵浦光纤激光器及应用

详细阐述了包层泵浦光纤激光器的基本原理及一些关键的泵浦耦合技术,最后介绍了基于这种技术的高功率光纤激光器在光纤通信、印刷、医疗、军事等领域的应用。     

国产全光纤激光器实现525W高功率输出

高功率光纤激光器在工业加工、材料处理等领域有着广泛的应用。目前,国际上全光纤结构单模激光输出功率已达到10kW量级,而基于国产器件的全光纤激光器仍停留在百瓦量级。研究并实现基于全国产器件的高功率光纤激光器,对于提高我国在光纤激光器领域的研发和生产实力、打破国外技术封锁和产品垄断,具有重要的意义。     

基于宽谱激光双色镜合成的8kW近单模光纤激光器

<正>受到非线性效应、模式不稳定效应等因素的限制,单模光纤激光器的输出功率存在极限。为了提升近单模光纤激光器的输出功率,研究人员提出了光谱合成、双色镜合成等功率提升方法,这些方法既能够提升激光功率,又能保持单路激光良好的光束质量。当前,大部分光谱合成和双色镜合成都是基于窄谱激光实现的。对于中高功率的单模光纤激光,基于宽谱光纤激光器的双色镜合成方案也是一种低成本高可靠性的技术途径。     

基于输出光纤为50μm的7×1光纤功率合束器实现大于14 kW的高光束质量光纤激光合成

正由于单路光纤激光器受非线性效应、热效应、模式不稳定等多种因素的影响,进一步提升其输出功率存在较大技术挑战。光纤功率合束器可将多个中等功率的光纤激光器进行功率合成,以获得更高功率的光纤激光输出。国防科技大学于2015年基于自研的、输出光纤为100μm和50μm的7×1光纤功率合束器分别实现了大于6kW的光纤激光合成输出,又于2016年基于自研的、输出光纤为100μm     

高功率光纤激光器的关键技术及应用

高功率光纤激光器单模输出功率可达到1 kW,通过相干合束技术可以从多个光纤激光器获得几千瓦甚至几百千瓦的输出功率.高功率光纤激光器将使激光工业及国防应用产生革命性的变化.文中系统介绍了高功率光纤激光器的关键技术及其研究进展,阐述了在工业,航空业以及国防等领域的重要应用.     

高功率光纤激光器的应用与展望

简要介绍高功率光纤激光器的工作机理及研究现状,概述了高功率光纤激光器在通信、工业、军事、医疗等方面的应用,并对其未来发展前景进行了展望。     

光纤激光相干合成与谱合成的比较

相干合成和谱合成是两种不同的光束合成方案,近年来均取得了显著进展.为了比较系统地研究这两种新兴的光束合成技术,从光纤激光器的基本要求、关键技术、可扩展性、光束质量、系统稳定性和光束控制等6个方面,对目前已经获得高功率且有望获得更高功率输出的两种典型方案进行了比较研究.结果表明,基于主振荡功率放大器结构的相干合成方案和谱合成方案均难以同时获得高功率、高光束质量的激光输出.对于不同的应用场合,需要在高功率和高光束质量中选择较好的平衡点.     

新体制锁模光纤激光器及其放大压缩技术研究进展

高功率超短脉冲激光器在强场物理、精密加工及国防应用等各种领域均有广泛的应用前景.随着半导体泵浦源和光纤制造工艺的进步,超短脉冲光纤激光器的输出功率得到了极大提升,且由于光纤具有散热性好、环境稳定性好、光束质量好等优势,高功率超短脉冲光纤激光器及其放大压缩技术在近几年得到了越来越多研究人员的关注.聚焦于目前高功率超短脉冲...     

高功率光纤激光焊接的研究进展

光纤激光焊接是一种具有较好工业应用前景的新技术,目前已经引起了国内外学者的重视。详细讨论了高功率光纤激光焊接低碳钢及低合金钢、不锈钢、高强钢、铝合金、镁合金、钛合金等材料的研究现状,分析了高功率光纤激光焊接的特点,最后总结了高功率光纤激光焊接研究进展,并提出了研究的方向。