被动双包层光纤中包层光产生实验研究

双包层光纤中的包层光不仅会影响到其输出激光的光束质量,还会对光学器件造成损坏。分析了被动双包层光纤中产生包层光的几种原因。通过在双包层光纤激光器的输出端引入产生包层光的不同要素,使用功率和光场分布检测等手段,实验研究了被动双包层光纤之间的熔接质量和模场失配以及无源光学器件的插入对于包层光产生的影响。实验结果表明,被动双包层光纤之间的低质量熔接和模场失配会导致纤芯基模与包层模式发生耦合,光纤合束器会激发高阶泄漏模式导致信号光泄漏到包层中,光纤隔离器会将部分信号光耦合到输出尾纤的包层中,从而导致包层光的产生。讨论了为抑制包层光的产生和减小包层光的影响应注意的事项和采取的措施。     

千瓦级纤维激光器技术

文中介绍了千瓦级光纤激光器,光结激光器抽运光通过光纤纤芯端面耦合,由于纤芯端面面积太小,使高功率二极管抽运光束无法注入,输出功率限制在几十毫瓦。双包层结构使输出功率提高了几个数量级,但不超过几十瓦,光纤嵌入式激光器或任意形状激光器能提高输出功率,使千瓦级激光器得以实现。     

双端包层抽运光纤激光器实现137 W激光输出

采用包层抽运技术的双包层光纤激光器能够在内包层中注入高的抽运光功率 ,从而获得高功率的激光输出。光纤激光器具有接近量子极限的光 光转换效率 ;其面积 体积比很大 ,纤芯内高功率激光产生的热量很容易通过光纤表面散出 ,即使在高功率情况下也无需对光纤和谐振腔进行强制冷却 ;纤芯的波导限制使在高功率激光输出下也能够保证高的光束质量。这些独特特点使得高功率双包层光纤激光器成为极具前景的激光器件 ,在高精度激光加工、激光医学、空间技术等领域中逐渐成为主导力量。本课题组运用高功率LD抽运模块 ,采用端面包层抽运掺Yb3+ 双…     

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.     

掺镱多模双包层光纤激光器弯曲选模研究

为了使大芯径多模双包层光纤激光器实现基模输出以抑制高功率双层光纤激光器中的非线性效应,采用将大芯径的多模双包层光纤适当弯曲进行选模使双包层光纤激光器获得单模激光输出的方法,进行了理论分析和实验验证,取得了大芯径多模双包层光纤内包层折射率、纤芯半径、光纤内传输信号光波长、光纤弯曲半径等因素对弯曲损耗及激光器输出光场模式影响的数据,并采用国产掺镱多模双包层光纤进行了弯曲选模实验,实现了多模光纤激光器的单模输出.结果表明,激光器最大输出功率达9W,斜率效率达17.3%,输出为基模.这一结果对大芯径多模双包层光纤激光器的选模是有帮助的.     

双端包层抽运光纤激光器实现30 W激光输出

采用包层抽运技术的双包层光纤激光器能够在内包层中注入高的抽运功率 ,从而可以获得高功率的激光输出。内包层的非圆对称结构可以使绝大部分抽运光多次通过掺杂稀土元素的纤芯 ,足够长度的光纤能够使抽运光充分吸收 ,因此能够获得接近量子极限的光 光转换效率。此外 ,其面积 体积比很大 ,纤芯内高功率的激光产生的热量很容易通过光纤表面散出 ,即使在高功率情况下也无需对其谐振腔进行强制冷却。纤芯的限制使高功率激光输出时也能保证高的光束质量。这些特点使高功率双包层光纤激光器成为新一代激光器件 ,在高精度激光加工、激光医学、激…     

飞秒激光刻写FBG实现3.2kW单模光纤振荡器

采用飞秒激光相位模板动态刻写技术,在非载氢大模场双包层光纤（纤芯直径/内包层直径为20μm/400μm）上制备了中心波长约为1080 nm的光纤布拉格光栅对。高反射光纤布拉格光栅的反射率大于99%,低反射光纤布拉格光栅的反射率约为10%。利用这对光纤布拉格光栅搭建了高功率全光纤激光振荡器,实现了3.2 kW近单模激光输出,光束质量（M²）约为1.28,斜率效率约为77.9%。这是国内飞秒激光刻写的光纤布拉格光栅首次实现千瓦级以上的激光输出,研究结果对高功率光纤布拉格光栅的制备和高功率光纤振荡器的发展都有重要的意义。     

高功率侧面抽运耦合器及其应用研究

抽运耦合器是高功率光纤激光器的关键无源光器件,可以将多路抽运光高效率地耦合进双包层光纤中,从而为光纤激光器提供所需的抽运功率,所以抽运耦合器是研制高功率光纤激光器首先要解决的问题。采用氢氧焰熔接方法,研制了一种高功率侧面抽运耦合器,在最大抽运功率为100 W时,耦合效率94%,信号光插入损耗0.15 d B,附加损耗0.2 d B,主光纤分光比99%,方向性22.5 d B。利用该耦合器搭建了百瓦级光纤激光器,当总抽运功率为185 W时,在1080 nm处获得的激光输出为103 W,光-光转换效率为56%。该高功率侧面抽运耦合器可用于输出功率为百瓦级和千瓦级的高功率光纤激光器。     

国产掺镱双包层光纤激光器的研究

高功率光纤激光器在定向能领域有着重要的应用.为了研究双包层光纤激光器的输出特性,采用数值模拟和实验研究的方法,进行了理论分析和实验验证.用国产大芯径掺镱光纤搭建了双包层光纤激光器,获得了1092nm的激光输出,功率为1.6W.结果表明,光纤最佳长度与后腔镜和抽运功率有很大关系,通过优化设计后腔镜,选取最佳后腔镜信号光反射率R2,可获得最大激光功率输出,提高激光器效率,获得特定的稳定的纵模输出,优化系统的性能.     

大功率双包层光纤激光器的非线性和热效应

文章综述了大功率情况下双包层光纤激光器中的非线性和热效应。在较低功率的激 光输出时,光纤内的非线性和热效应对激光输出特性的影响很小,但在高功率的掺Yb3 +双包层光纤激光器中,特别是功率达到千瓦量级时,非线性和热效应已经成为限制功率提升的主要因素。通过增大包层光纤芯径、缩短光纤长度都可以增加非线性阈值,从而可以保证单根光纤信号功率增大时不会出现非线性效应。采用分布式泵浦方案,能够得到沿光纤长度上最低和最均匀的温度分布,并且使激光器有最大的输出功率。     

双包层光纤激光器中包层光的滤除

双包层光纤激光器的输出性能及稳定性与包层光的滤除程度有关。光纤激光器输出光中的剩余抽运光不仅会影响到输出光的单色性,还会对输出设备造成损害,甚至破坏光学器件。通常在内包层外涂一种高折射的导光胶来滤除包层光,但此方法使包层光在较短的长度内被大量地滤除,导致热沉上功率密度较高,给散热带来较大的压力。实验中采用3种不同折射率的导光胶,分步滤除包层光,减小局部温度过高。采用Zemax和Matlab软件研究了此滤除方式的特点,搭建了验证实验系统。实验结果表明,输出激光中的包层光已被滤除,滤除效果可达到20 dB,且热量分布均匀,不会引起局部温度过高。     

国产双锥形光纤实现4kW单模激光输出

基于自主研制的双锥形掺镱双包层光纤,开展了全光纤高功率光纤激光放大实验。激光系统实现了中心波长为1080 nm、最高功率为4 kW的单模激光输出,其光光效率和斜率效率分别为82%和83%,质量因子(M²)为1.33,拉曼抑制比为44 dB。实验结果表明,双锥形光纤具有同时提高非线性效应和模式不稳定性效应阈值的优势,有利于进一步提升高光束质量光纤激光器的输出功率。     

双包层塑料光纤放大器热漂白现象的研究

对双包层结构如何减小塑料光纤放大器（POFA）中有机染料的热漂白同时又保持较高的泵浦效率进行了理论分析，并用实验证实了结构的可行性。获得的耦合效率为80％；泵浦功率密度为32W／cm^2。     

高功率双包层光纤激光器温度分布的有限元分析

高功率双包层光纤激光器的热效应严重制约光纤激光器的输出功率和光束质量。首先通过求解热传导方程得到简化情况下的温度解析解;然后，利用有限元方法对不同情况下的温度分布进行模拟计算。通过模拟计算得到：外包层聚合物材料的热传导系数对光纤的温度分布影响较小，因而在近似计算时可以认为纤芯及内、外包层热传导系数相等;外包层表面的对流换热系数对温度分布影响较大，增大对流换热系数，可以有效地降低光纤激光器的热效应;外包层光纤半径的大小对光纤激光器的温度分布也有影响。所得的结果为设计实现千瓦级光纤激光器提供了参考。     

双包层光纤侧面耦合器

研究了一种侧面抽运双包层光纤的方法,从被剥除了外包层、端面为350μm×400μm的D型双包层光纤内包层上切下长度为3mm的一段柱体,并胶合在相同的双包层光纤内包层的侧面上,构成了柱体-光纤侧面耦合器。半导体激光器的抽运光从该柱体的一端入射并通过它耦合进入双包层光纤的内包层,实验测得耦合器最大耦合效率为85%。该方法适用于输出功率为数瓦的光纤激光器和放大器的侧面抽运。     

高功率光纤激光器反向泵浦信号合束器信号光传输效率提升技术研究

在高功率光纤激光器反向泵浦信号合束器的制作过程中,经熔融拉锥后输出端的信号光纤纤芯变细,在与输入端信号光纤熔接时产生模场失配问题,造成反向泵浦信号合束器的信号光传输效率降低。针对这一问题,文中搭建了信号光纤熔接的芯径失配功率损耗模型,简析了光纤熔接时芯径失配与信号光功率损耗的关系。设计了一套泵浦信号反向合束器信号光功率损耗测试系统。提出了一种通过优化反向合束器信号光纤参数,提升反向泵浦信号合束器的信号光功率传输效率的方法,并通过预拉锥工艺,制作出一支25/400 （6+1）×1反向合束器,经测试,信号光传输效率优于98%,实验室使用该反向合束器搭建了一台MOPA结构光纤激光放大器,实现了3 kW稳定输出。     

侧面分布式泵浦双包层脉冲光纤放大器

采用自行研制的光纤侧面耦合器,设计和研制了侧面分布式泵浦、两级全光纤连接的掺镱双包层脉冲光纤放大器,实现了输出波长为1064nm、平均输出功率达到2.12W、脉冲宽度20ns、重复频率50kHz的高功率、高重复频率全光纤结构脉冲光纤放大器.光纤侧面耦合器对泵浦光耦合效率最高达到69%,对反向信号光的隔离度最低为17dB,有效避免了高功率脉冲回波对泵浦光源的损害,使用更高泵浦耦合效率的侧面耦合器,可进一步提高放大器输出功率.     

全光纤结构的脉冲光纤放大器

结合双包层掺镱光纤(YDCF)和主振荡功率放大(MOPA)技术,利用熔融拉锥的光纤侧面耦合器,设计和实验研究了全光纤结构的脉冲光纤放大器。在不同重复频率时,通过放大脉冲激光的输出光谱,对输出脉冲激光中的剩余抽运光和受激拉曼散射光功率进行了修正;并研究了激光脉冲的时域特性,以及在脉冲放大过程中对输出激光脉冲宽度的压缩作用。获得输出放大脉冲激光的主要参数:峰值波长为1075 nm,脉冲宽度为18~300 ns,重复频率为5~20 kHz,峰值功率达9.87 kW,斜率效率达52.2%,光束质量M2=2.0。同时,制作完成了一台结构紧凑、全光纤结构的脉冲光纤放大器样机,其最大外形尺寸为370 mm×270 mm×90 mm。     

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。     

980nm波段连续光纤激光器的研究进展

980nm波段掺镱光纤激光器在高亮度抽运源和蓝绿光源方面具有广泛的应用前景。首先介绍了980nm波段连续光纤激光器的研究价值、研究难点。然后,介绍了国内外研究机构在980nm波段连续光纤激光器和放大器方面的研究进展和存在的问题。最后对980nm波段连续光纤激光器和放大器未来发展方向进行探讨。