多点抽运的双包层光纤激光器数值分析研究

为了对多点抽运的高功率双包层光纤激光器进行深入的理论分析,从掺Yb双包层光纤激光器的速率方程和边界条件出发,对多点抽运的双包层光纤激光器的数值分析方法进行了研究。通过坐标比例变换和抽运光与激光的连续性边界条件变换,将多点抽运的高功率双包层光纤激光器的数值分析模型转化为两点边值问题,然后利用两点边值问题的数值分析方法有效地进行求解,得到了抽运光和激光沿双包层光纤的分布。通过对多点抽运的双包层光纤激光器进行数值分析,不仅得到了激光器的输出功率,还能够得到抽运光损耗以及激光损耗数值大小等数据,有助于多点抽运的双包层光纤激光器的优化分析和设计。结果表明,该数值分析方法对多点抽运的双包层光纤激光器的深入研究非常有意义。     

多点抽运双包层光纤激光器理论及数值分析

大功率双包层光纤激光器采用分布式多点抽运有利于功率扩展和输出特性的优化.采用数值模拟的方法分别计算了正向多点抽运和反向多点抽运,得出了不同抽运光反射限制和不同的光纤长度条件下抽运点数与输出功率的关系,以及不同抽运点数和不同抽运光反射限制下的光纤最佳长度,并进一步得出,多点抽运时,通过在双包层光纤内包层写入光栅的方法对抽运光进行反射限制可以大大改善光纤激光器的输出特性.这些结论对多点抽运双包层光纤激光器的结构优化具有指导意义.     

CO2激光熔接型双包层光纤侧面抽运耦合器

为了把高功率的半导体激光器抽运光耦合入直径只有数百微米的双包层光纤内包层,以获得高的抽运功率,同时简化端面抛磨式熔接型侧面耦合器复杂的光纤处理工艺,提出了一种基于CO2激光熔接的双包层光纤侧面抽运耦合器的新方法,并进行了实验验证,介绍了试验装置和制作过程,制作了内包层直径为125μm非掺杂双包层光纤与105μm/125μm多模光纤的侧面耦合器,得到了82%的耦合效率测试结果。结果表明,所研制的熔接型侧面耦合器在侧面抽运的高功率双包层光纤激光器中具有很好的应用前景。     

掺镱双包层高功率光纤激光器输出特性研究

对线形腔掺镱双包层高功率光纤激光器的输出特性进行了研究 ,通过求解速率方程 ,得到了激光器泵浦阈值功率、输出光功率和斜率效率的表达式。分析了光纤长度、腔镜反射率和泵浦波长等因素对激光器阈值功率、输出光功率和斜率效率的影响 ,为高功率光纤激光器的优化设计提供了理论依据     

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…     

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。     

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.     

高功率双包层光纤激光器的受激拉曼散射

受激拉曼散射(SRS)会限制光纤激光器功率的提高。利用光纤激光器的功率传输方程,理论分析了高功率掺Yb3 双包层光纤激光器中的受激拉曼散射效应,得到了纤芯直径、光纤长度、掺杂浓度以及抽运方式对光纤激光器特性的影响。通过分析,得到了增大纤芯直径、减小光纤长度、降低掺杂浓度以及合理的抽运方式可以有效地减小拉曼散射的影响。利用已有的实验结果对理论模型进行了对比,证明了理论模型的正确性。所得的结果对设计实现高功率双包层光纤激光器提供了理论依据。     

双包层Yb/Er共掺光纤激光器的特性研究

对980nm抽运的双包层Yb/Er共掺光纤激光器进行了数值模拟,分析了稳态情况下光纤中上能级粒子数,抽运光功率,信号光功率沿光纤轴向的分布.计算了激光器输出功率与光纤长度的关系,激光器输出腔镜反射率与输出功率的关系.根据数值模拟的结果,采用4m长的铒镱共掺双包层光纤作为增益介质,反射率为15%的双包层光纤光栅作输出腔镜组建了全光纤激光器,其斜率效率为40%.在3.4W的最大抽运功率下,得到了1.25W的激光输出,输出光谱宽度为0.49nm.     

高功率光纤激光器抽运耦合技术研究进展

综述了双包层光纤激光器端面、侧面和集中抽运耦合技术,分析表明侧面抽运耦合技术比端面抽运耦合技术更有利于获得高功率输出,其中分布包层抽运耦合技术是很理想的一种侧面抽运耦合方式.阐述了高功率光纤激光器的特点并介绍了光子晶体光纤和螺旋芯光纤的抽运耦合方式.     

High-power double-clad fiber lasers

Rare-earth doped, laser-diode-pumped, single-mode, double-clad fiber lasers are studied in detail, experimentally and theoretically, with particular attention to properties of scaling to higher output powers. Gain saturation, spontaneous emission, fiber propagation loss, and the optimum output coupler are considered for oscillator design and laser performance. Thermal properties are investigated, including the thermal fracture limit, the decrease of quantum efficiency with increasing pump power through the temperature dependence of multiphonon decay and ion-ion energy transfer, and thermal lensing. Self-focusing and Raman effects are briefly considered. It is shown that output powers in the tens of watts range are readily feasible with available double-clad fiber lasers     

泵浦波长对掺Yb3+双包层光纤激光器的影响

通过求解速率方程，得到了线形腔掺Yb^3 双包层光纤激光器输出光功率、泵浦阈值、斜率效率的表达式，分析了泵浦波长对激光器性能的影响。采用线形腔结构，研制了掺Yb^3 双包层光纤激光器，用不同波长的半导体激光器列阵做泵浦源进行了实验研究，理论与实验基本吻合。     

解析求解双包层光纤激光器中受激喇曼光的阈值

为了研究斯托克斯光产生的振荡对激光输出功率的限制,采用对双包层光纤激光器的速率传输方程进行近似的解析求解的方法,得到了在斯托克斯光达到阈值时,光纤中激光功率以及激光器抽运功率的解析表达式.通过对解析表达式的分析,结果表明,可以通过缩短光纤长度来提高产生斯托克斯光的阈值和提高抽运光效率的方式使激光功率得到进一步提高.     

双包层光纤激光器速率方程的解析求解问题

为了求得用于研究双包层光纤激光器输出特性的更为精确的解析解,根据稳态速率方程组,针对典型的双包层光纤激光器参量,在估计了上能级粒子再发射项和抽运光产生的影响后,采用保留再发射贡献主导部分的办法以提高可积分近似方程的精确度,明确地提出了要获得光纤激光器输出功率的解析表达式的关键在于求出损耗系数与光场乘积的积分值,简洁地求得了输出功率和抽运光斜线效率的显函数解析表达式,并对其相关问题进行了讨论,以915nm,920nm和975nm的抽运光为例,当输出激光为1090nm时,得出975nm抽运光产生的斜率效率最高并可高达约87%.结果表明,所得解析解适用于研究腔长范围更广的光纤激光器的输出特性.     

高功率多模铒镱共掺双包层光纤激光器的研究

为了获得尽可能高的输出功率以满足应用需求,分别以实验和数值分析的方法对铒镱共掺双包层光纤激光器的性能进行了进一步研究.实验上,采用加拿大国家光学研究所生产的EY805型铒镱共掺双包层多模光纤作为增益介质,描述了输出功率随入纤抽运功率以及光纤长度的变化,在光纤长度为1.8m的情况下,获得了3.5W的最大输出功率,光-光转换效率达31.8%.基于速率和传输方程,对该铒镱共掺双包层光纤激光器进行了数值模拟,在相同光纤长度下,计算的最大输出功率约.W,光-光转换效率0%,比实验结果要高.讨论了进一步对该光纤激光器性能进行优化的措施.该结果对于促进铒镱共掺双包层光纤激光器的实用化及其性能改进具有重要意义.     

掺镱双包层光纤激光器热应力场的理论研究

针对高功率掺镱双包层光纤激光器(DCFL)的热应力模型,对影响热应力场分布、包层表面最大热应力的参数如:纤芯半径、泵浦方式、泵浦吸收系数进行了研究.结果表明,热破坏作用主要集中于纤芯和包层表面;减小纤芯半径或增加光纤长度能够降低包层表面的最大热应力值;双端对称泵浦较之其它泵浦方式性能更优;采用非均匀泵浦吸收系数方案在降低包层表面最大热应力的同时,维持了高功率输出.     

哑铃形高功率全保偏大模场掺镱锁模光纤激光器

采用基于非线性光纤环形镜的哑铃形结构搭建了全光纤全保偏掺镱锁模激光器。通过使用全保偏大模场光纤、高功率光纤器件和优化的腔结构,实现了脉冲宽度在156 ps到8.1 ns范围内可调的高功率、大能量矩形耗散孤子共振脉冲输出,在最大泵浦功率22.7 W下激光器直接输出功率达到5.5 W,脉冲能量达到0.68μJ,峰值功率为84 W。得益于全保偏光纤结构,所设计的激光器具有出色的抗干扰性和稳定性。