中国电子科技集团公司第十三研究所激光器产品推介北大核心

中国电子科技集团公司第十三研究所光电激光器部从事半导体激光器研发生产30余年,主要研究方向为高功率半导体激光器,应用于固态激光器泵浦、光纤激光器泵浦、红外照明、望远镜测距和激光雷达等领域。高功率连续/准连续阵列激光器:功率500～6 000 W,波长808 nm/940 nm,谱宽0.4 nm。高亮度光纤耦合激光器:波长915 nm/976 nm,功率100～400 W,105μm/200μm光纤。     

中国电子科技集团公司第十三研究所激光器产品推介北大核心

中国电子科技集团公司第十三研究所光电激光器部从事半导体激光器研发生产30余年,主要研究方向为高功率半导体激光器,应用于固态激光器泵浦、光纤激光器泵浦、红外照明、望远镜测距和激光雷达等领域。高功率连续/准连续阵列激光器:功率500～6 000 W,波长808 nm/940 nm,谱宽0.4 nm。高亮度光纤耦合激光器:波长915 nm/976 nm,功率100～400 W,105μm/200μm光纤。     

高功率线偏振窄线宽光纤激光器TMI抑制

高功率线偏振窄线宽光纤激器在功率光谱合成、相干探测等方面具有广泛的应用前景。在高功率线偏振窄线宽光纤激光器中,模式不稳定(TMI)效应是限制其功率提升的主要因素之一。本文分析了TMI效应对高功率线偏振窄线宽光纤激光器输出功率的影响,提出了TMI效应的抑制方法。文章采用长波泵浦技术,输出功率100mW的单频激光器作为种子源,相位调制器将种子源线宽展宽至25GHz,经三级放大,最终实现了线宽25GHz、功率22 kW、中心波长1064nm、消光比98的线偏振窄线宽激光输出,光束质量M2x=12、M2y=121。分析了泵浦波长对TMI效应的影响:由于光线芯径较小(20μm),增益光纤对泵浦光吸收系数较高(18dB/m@976nm),纤芯温度较高,加上泵浦光量子亏损引入的热,导致纤芯折射率发生变化,较低功率下发生TMI效应,当泵浦波长向长波偏移时,泵浦光的量子亏损降低,同时泵浦吸收系数也降低,无论在光纤全长、还是单位长度上的热分布均减小,增大了TMI阈值,提升了线偏振窄线宽光纤激光器的输出功率。     

中国电子科技集团公司第十三研究所激光器产品推介北大核心

中国电子科技集团公司第十三研究所光电激光器部从事半导体激光器研发生产30余年,主要研究方向为高功率半导体激光器,应用于固态激光器泵浦、光纤激光器泵浦、红外照明、望远镜测距和激光雷达等领域。 高功率连续/准连续阵列激光器：功率500～6 000 W,波长808 nm/940 nm,谱宽0.4 nm。高亮度光纤耦合激光器：波长915 nm/976 nm,功率100～400 W,105μm/200μm光纤。单点测距光源：功率25～500 W,波长905 nm/860 nm,可定制封装结构。     

激射波长和泵浦波长对掺Yb~(3+)双包层光纤激光器的影响

为探讨激射波长和泵浦波长对掺Yb3+双包层光纤激光器的影响,数值模拟了泵浦波长为975nm和915nm,激射波长在1050nm至1120nm范围变化时,掺Yb3+双包层光纤激光器的输出特性.结果表明,当泵浦波长为975nm,激射波长在1088nm左右,以及泵浦波长为915nm时,激射波长在1080nm左右时,双向泵浦和反向泵浦的掺Yb3+双包层光纤激光器输出功率达到最大值.与915nm的泵浦源相比,利用975nm泵浦可使泵浦阈值功率降低以及获得更高的激光翰出功率.泵浦波长为975nm和915nm时,激射波长在1090nm附近,阈值功率达到最低值.所得的结果对激光器的优化设计具有重要意义.     

高功率光纤激光器反常模式不稳定效应实验研究

模式不稳定是限制当前高功率光纤激光器功率提升的主要因素。在近单模光纤激光器中,一般采用减小光纤弯曲直径的方法增加高阶模损耗、提升模式不稳定阈值;然而,少模光纤激光器中存在多个高阶模式,会导致动态模式不稳定（TMI）阈值随着弯曲直径减小而降低的反常模式不稳定现象。基于纤芯/包层直径为30/600μm的双包层掺镱光纤以及具有不同直径的光纤水冷柱,设计了一台后向泵浦的高功率光纤放大器,研究了该激光器中的反常模式不稳定现象。结果表明：当采用中心波长为976 nm的稳波长激光二极管（LD）作为泵浦源时,随着增益光纤弯曲直径由13 cm增加至16 cm,激光器的TMI阈值由1650 W提升至3740 W,提升幅度约为1.27倍,输出激光的相对亮度提升了87%。光纤弯曲直径的增加虽然会带来输出激光光束质量的轻微退化,但输出激光的相对亮度能够大幅提升。最终,结合光纤弯曲以及泵浦波长优化,实现了7.1 kW高亮度光纤激光输出,相对亮度为1293。     

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%。     

双向级联泵浦部分掺杂光纤实现近8 kW高光束质量激光输出

<正>近年来,级联泵浦方案由于泵浦亮度高、量子亏损小、热管理方便等优势,成为了实现高功率光纤激光输出的重要技术手段。当前常用的级联泵浦源工作波长多为1018 nm,由于掺镱光纤在该波长处的吸收较弱,往往需要使用较长的光纤以实现充分的泵浦吸收,而长光纤导致激光器的受激拉曼散射阈值较低,限制了功率的进一步提升。2021年,国防科技大学报道了基于前向级联泵浦的部分掺杂光纤(confined-doped fiber, CDF)激光放大器并实现了7 kW的高光束质量激光输出,     

基于双包层光纤光栅的掺镱双包层光纤激光器

通过求解速率方程,得到了掺镱双包层光纤激光器输出光功率和泵浦阈值功率表达式,分析了腔镜反射率、光纤长度对激光器阈值功率和输出激光功率的影响.采用相位掩模法在双包层光纤上直接写入光纤布拉格光栅,以此作为光纤激光器后腔镜,研制了稳定输出的掺镱双包层光纤激光器.试验得到了波长1 083.25 nm,线宽0.112 nm,最高输出功率1.07 W的稳定激光输出,泵浦阈值173 mW.     

美国QPC公司推出6通道高功率光纤半导体激光器

美国QPC公司推出了全新的6通道光纤输出高功率半导体激光器Ultra-600系列。该系列分为792nm和976nm2种产品,792nm激光器最高功率达450W,6通道光纤输出;976nm激光器最高功率达300W,6通道光纤输出。输出纤芯芯径有100μm和200μm2种。Ultra-600为高功率Yb、Er：Ybf976nm）和Tm（792nm）光纤激光器泵浦量身定做,特别适合于多通道高功率光纤激光器泵浦。Ultra-600采用并联巴驱动模式,最高驱动电流45A。Ultra-600采用底盘管道无过滤水冷方式。     

High-power and tunable operation of erbium-ytterbium Co-doped cladding-pumped fiber lasers

We describe erbium-ytterbium co-doped fiber lasers in different free-running and tunable configurations. The lasers were cladding-pumped by high-power multimode diode sources. We compare pumping at 915 and 980 nm. With a free-running laser, we obtained slope efficiencies of up to 50% with 915-nm pumping and 38% with 980-nm pumping, with respect to absorbed pump power. We reached a double-ended output power of 16.8 W from the free-running laser. Thanks to a high rare-earth concentration and a small inner cladding area (possible with the high-brightness pump sources we used), the operating pump absorption of the fiber reached 8 dB/m. With such high absorption, short fibers with high nonlinear thresholds are possible even with cladding pumping. The tunable fiber laser had a tuning range from 1533 to 1600 nm and emitted 6.7 W of output power at 1550nm in a high-brightness, single-polarization, narrow linewidth beam.     

弯曲限模对大模场光纤横模不稳定效应的影响

横模不稳定效应已经逐渐成为引起高功率光纤激光光束质量急剧恶化并限制其输出功率进一步提升的首要瓶颈问题。基于全光纤化正向泵浦的窄线宽高功率放大平台，对大模场光纤激光器中的横模不稳定效应进行了一系列的探索研究。根据耦合模方程的计算结果，所用大模场光纤25/400 μm中LP₀₁、LP₁₁模之间的非线性耦合强度最大，这也直接诱导了横模不稳定效应的发生。为了抑制LP₁₁模在主放大级的产生和放大，通过弯曲限模这种可操作性强的模式滤波技术，将主放增益光纤的弯曲半径从6 cm缩小至5 cm的过程中，高功率光纤激光系统的横模不稳定阈值从1000 W量级提高到了1600 W量级，而且激光器的其他输出性能几乎没有受到影响。这为构建实际的窄线宽高功率全光纤化的激光系统提供了强有力的实验参照。     

2μm全光纤结构铥钬共掺光纤激光器

为了实现高效、全光纤化的2μm激光输出,采用中心波长为1569nm附近的级联双包层铒镱共掺光纤放大器来抽运铥钬共掺单模光纤、1550nm/2000nm波分复用器、光纤耦合器构成的环形腔全光纤激光器。当915nm LD抽运驱动电流为6.9A时,获得的最大输出激光功率为57.23mW,斜率效率约为12%,线宽约为4.5nm,阈值抽运功率约为180mW。结果表明,该光纤激光器性能可靠,其在光纤传感、激光医疗等领域将有巨大应用前景。     

不同泵浦方式下Er3 /Yb3 共掺光纤放大器的自发辐射谱

用改进的MCVD法和湿法掺杂技术设计制作了2种不同Er^3＋、Yb^3＋浓度比的Er^3＋／Yb^3＋共掺光纤（EYDF），利用980nm和1480nm泵浦LD对Er^3＋／Yb^3＋共掺光纤放大器（EYDFA）的放大自发辐射（ASE）谱进行了研究。利用980nm LD泵浦时，这2种光纤在C波段的ASE强度都很弱，吸收系数小的EYDF在C波段的荧光强度比吸收系数大的光纤大2个量级。用1480nmLD对吸收系数大的EYDF进行泵浦，优化光纤长度，此时C波段荧光强度比用980nm泵浦时大5个量级。这是由于对于EYDF在976nm附近Yb^3＋有很强的非饱和吸收，导致能量传输效率差，因此980nmLD不适合做高浓度EYDFA的泵浦源。而1480nm泵浦时，Yb^3＋不再作为敏化剂而只起到克服成对Er^3＋间的浓度淬灭问题，同时起到提高Er^3＋在石英基光纤中的溶解度的作用。     

976nm单管激光器光纤耦合技术研究

对典型量子阱激光器的光束特性和光纤特性进行了简要分析,在此基础上,利用光线踪迹理论,对光纤激光器所用976 nm泵浦模块的耦合光路进行设计,并采用光学设计软件Tracepro对设计的光路进行模拟。通过对C-mount封装的单管进行耦合试验,测得90μm条宽激光器耦合到105μm芯径时,数值孔径NA=0.22楔形光纤(未镀增透膜)的耦合效率可高达92%;100μm条宽激光器耦合到105μm芯径时,NA=0.22楔形光纤(未镀增透膜)的耦合效率可达80%以上。将测量得到的结果和理论的模拟结果进行比较,分析了影响耦合效率的原因。     

低功率激光二极管抽运的室温运转Yb:YAG激光器

报道了低功率激光二极管(LD)抽运的1030nm Yb:YAG全固态激光器。由于Yb:YAG为准三能级结构,自吸收损耗大,振荡阈值高,因此采用双路偏振耦合系统增加注入功率密度,并通过降低晶体掺杂浓度,选取合适晶体厚度,用半导体制冷器(TEC)有效制冷,在线性腔中实现了1030nm波长稳定输出。Yb:YAG晶体Yb离子掺杂原子数分数为8%,几何尺寸为11mm×0.7mm,晶体面对输出镜一端镀940nm高反膜,使未被吸收的抽运光反射回去,再次抽运晶体,从而提高了抽运光的利用效率,当注入功率为2W时,1030nm输出功率为192.8mW,光-光转换效率为9.6%,2h内稳定度小于3.5%。     

1550 nm高效窄线宽光纤激光器

研制了一种采用双光纤光栅法布里-珀罗(FBG F-P)腔选模的线形腔结构窄线宽光纤激光器.激光器以高掺杂Er3 光纤为增益介质,结合非相干技术,利用全光纤型法拉第旋转器(FR)抑制空间烧孔效应,通过2个短FBG F-P腔选模,产生了稳定的1 550 nm单频激光输出.采用两端976 nm LD抽运方式,阈值抽运光功率为11 mW,在抽运光功率为145 mW时输出信号光功率为73 mW.光-光转换效率为50%,斜率效率达55%.采用延迟自外差方法精确测量光纤激光器线宽,实验中使用了10 km单模光纤延迟线,由于测量精度的限制,得到线宽小于10 kHz.研究表明,这种光纤激光器具有输出功率高、线宽窄和信噪比高的特点,可用于高精度的光纤传感器系统.     

环形腔高掺Er3 窄线宽光纤激光器实验研究

报道了采用光纤光栅（FBG）短直腔选频结构的环形腔窄线宽光纤激光器。采用约3m长高掺Er^3光纤，LD抽运阈值功率约为11mW，在25mW976nm有效抽运功率时输出信号功率为2．65mW，斜效率约为15％；输出激光3dB线宽小于0．01nm，20dB线宽小于0．04nm，边模抑制比（SMSR）为48dB；观察到输出信号光波长漂移范围为0．06nm。     

LD端面抽运Yb3+∶YAG激光器输出功率的理论分析

从准三能级速率方程出发, 模拟分析了940 nm LD端面抽运Yb3+∶YAG输出1030 nm激光的性能。着重考虑了抽运光的吸收饱和以及Yb3+的自吸收损耗。结果表明, 由于输出波长在1030 nm附近的Yb3+∶YAG晶体存在严重的自吸收损耗, 入射功率必须足够强才能有激光输出, 因此激光器的阈值较高; 同时, 自吸收损耗与Yb3+离子浓度、晶体厚度有关, 存在最佳的晶体厚度和Yb3+离子浓度, 使激光器的输出功率最大。抽运光的吸收饱和使激光器运转时激光下能级的粒子数减小, 吸收系数下降, 激光器的输出功率较低。