两个光纤激光器的相位锁定及高相干功率输出

研究了两个光纤激光器的相位锁定及其相干输出。将两个光纤激光器的输出耦合进一个自成像共振腔,然后利用一个空间滤波器进行模式选择。自成像共振腔由两个焦距为8 mm的准直透镜、一个焦距为500 mm的傅里叶透镜和一个耦合输出镜组成。滤波器由两根20μm的铂金线组成,并放置在耦合输出镜面上。实验中,观测到光束截面图样具有高对比度的干涉条纹。输出镜反射率在50%和30%情况下,分析了单个激光器和激光器阵列的斜率效率。在总抽运功率为60 W时,获得了18.3 W的高相干功率输出。稳定的相位锁定是由于激光器阵列具有能适应光程长度变化的自调节过程。实验表明,利用该方法完全可以进一步提高相干输出功率。     

光纤激光器的相干输出

研究了两路光纤激光的相位锁定和相干输出, 用融锥光纤耦合器实现了两路高掺铒光纤激光之间的相互耦合。提出了在激光器高反射率前腔镜的前面加融锥光纤耦合器的方法构成简单的共振腔, 从而实现两路光纤激光的相干叠加。开展了基于融锥光纤耦合器互注入锁相的两路光纤激光器的相干合成实验, 成功实现了两路光纤激光器的注入锁定, 观察到了波长锁定（中心波长稳定在1549.8 nm, 线宽为0.08 nm）、远场干涉条纹和线宽压缩现象。分析了单个激光器和激光器阵列的斜率效率, 当反射率为70%, 抽运功率均为145 mW时, 获得最大合成功率为127 mW。     

自成像共焦腔一维光纤激光阵列相干合成的实验研究

利用自成像共焦腔,开展了一维光纤激光阵列相干合成的实验研究,实现了掺Yb3+双包层光纤激光阵列的相位锁定,得到了基于一维光纤激光阵列自成像共焦腔的远场强度分布图样。根据其数学模型及理论计算,合理选择了空间滤波器宽度,验证了空间滤波器在合成激光不同位置对不同相干成分模式所引入的损耗抑制作用,从实验上证实了空间滤波器在相干合成中实现模式选择的机理。     

光纤激光器的相干合成技术

光纤激光器合成技术作为有望突破单根光纤激光器输出功率限制的方案之一而备受关注,发展非常迅速.利用相同数量的激光器,相干合成理论上能够得到更高的轴上光场强度,更集中的远场能量分布,从而得到广泛关注.文中从4个方面对光纤激光器的相干合成技术进行了介绍:自组织相干合成技术、外腔选模相干合成技术、相位实时控制相干合成技术和SBS相干合成技术.详细介绍每一种方案的发展现状和实验进展,并讨论了各方案的可扩展性.最后,对光纤激光器相干合成技术发展的相关问题进行了简要的探讨.     

两台独立飞秒激光器的脉冲序列与载波包络相位同步

研究了两台独立运转的掺镱光纤飞秒激光器的脉冲序列与载波包络相位同步。使用平衡光学互相关的方法探测两台激光器的脉冲延迟,控制腔内高速压电陶瓷以锁定两台激光器的重复频率,得到两台激光器的剩余相对时间抖动为380as。不同的重复频率锁定带宽会对载波包络相位信号产生明显的影响,相比于使用压电陶瓷(低锁定带宽),使用电光调制器锁定重复频率(高锁定带宽)会使载波包络相位产生额外的噪声。将两台激光器的输出脉冲在空间上重合,入射进入平衡探测器,探测到两台激光器的相对载波包络频率信号。使用腔外声光调制器对两台激光器的载波包络相位进行锁定,得到两台激光器的剩余相位噪声为495mrad。锁定后观测到两激光器的光谱干涉,为相干脉冲合成奠定基础。     

2×2全光纤激光器阵列部分相干合成的实验研究

对22全光纤激光器阵列的部分相干合成进行了实验研究。将四台全光纤激光器阵列分为两组,组内两光纤激光器通过一个对激光波长具有一定反射率的光纤光栅实现腔模互注入相位锁定,而两组激光阵列元之间非相干。四束激光经一个四面直角棱镜反射后尽量接近并实现对称排布。获得两组清晰的干涉条纹, 条纹最大可见度分别约为43 %和38 %。整个激光器阵列在泵浦光总功率为1 624 W时获得925 W高功率部分相干输出。在合成光束占空比为0.54时, 合成光束的光束质量BQ值约为1.95。激光器阵列由全光纤元件组成, 系统结构紧凑, 在长时间的高功率合成实验中, 性能稳定, 没有观察到光热损伤现象。     

高功率光纤激光器相干合成研究

综述了国内外在高功率光纤激光器相干合成方面的最新进展,分析了各种方案的优缺点,并展望了光纤激光器相干合成的应用前景。国外已研发了19芯阵列光纤,进行了10路光纤激光器相干合成,输出功率已达200W。国内进行了两束光纤激光的相干组束,获得了连续波18．3W的光纤激光输出,并在高速相位探测与锁定方面取得了一定进展。     

角锥腔互注入锁相光纤激光器

提出一种基于角锥互注入锁相的多路光纤激光器相干合成新技术,分析了其锁相原理,设计了基于球面角锥和平面角锥的两种多光束光纤激光器相干合成方案.开展了基于平面角锥互注入锁相的两路光纤激光器的相干合成实验,成功实现了两路独立光纤激光器的注入锁定,观察到波长锁定(中心波长稳定在1085.22 nm)、远场干涉条纹(可见度约0.5)、线宽压缩(44%)和功率合成效率大于1(120%)等现象,获得了超过2.4 W的相干合成激光输出.在两路光纤激光器不同功率比例注入条件下,研究了波长漂移的规律,得到了波长漂移量与注入功率成反比的定性规律.     

上海光机所光纤激光二维阵列实现26W相干耦合激光输出

近日,中国科学院上海光机所先进激光技术与应用系统实验室采用4束光纤激光构成二维阵列通过共用外腔技术,成功实现了4束二维光纤激光器阵列的位相锁定,观测到稳定、清晰的相干阵列光斑图样,获得了26W的相干耦合激光输出。这是继单根光纤激光突破千瓦和成功实现两束光纤激光相干合成以来,在高功率光纤激光领域的又一重要突破。     

基于迈克尔逊腔光纤激光相干合成的输出特性

基于自组织相干合成原理,利用迈克耳逊腔开展了光纤激光阵列相干合成的原理实验研究,实现了掺Yb3+双包层光纤激光阵列的相位锁定。根据其原理,合理解释了相应的物理现象以及迈克尔逊腔相比于其他腔型的优势。重点理论模拟并实验验证了准直透镜设计、耦合输出镜反射率、两路泵浦功率平衡等关键因素对迈克尔逊腔相干激光输出功率的影响,为优化迈克尔逊腔、提高最终输出功率、抑制相干相消端的功率泄漏在一定程度上提供了理论依据。     

耦合强度对公共环形腔耦合式光纤激光器锁相性能的影响

利用公共环形腔耦合实现了两路光纤激光器的无源相位锁定,研究了激光器之间耦合强度对锁相性能的影响。环形耦合腔主要由两个22的光纤耦合器组成,其构成了激光器之间能量相互注入耦合的公共通道,并使它们获得了初步的相位同步。考虑到耦合强度主要由成环光纤耦合器的耦合比决定,建立了分析耦合强度影响的理论模型,并从理论上研究了耦合比的大小和差异对环内光强和输出光强的影响。此外,实验上实现了两路掺铒光纤激光器的有效相位锁定,并通过分析远场干涉光斑和输出功率研究了锁相阵列输出激光束的相干性和合成效率。研究结果表明:足够的能量耦合强度是获得有效相位锁定的必要条件,通过增加耦合比来增大耦合强度可以提高锁相阵列的相干性,但会略微降低合成效率。     

利用外差法对激光相干合成技术中相位的研究与实现

系统采用并联主振荡-功率放大的相干合成方案,实现光纤激光器的相干合成.外差法是通过实时探测和校正光路中相位的变化,从而使整个系统达到锁相输出的目的.主振荡激光器的波长为1064 nm,输出功率0-100 mW连续可调,光纤相位调制器采用铌酸锂相位调制器.声光移频器的移频量为70 MHz,精度可优于/λ20,相干合成效率≥80%,整个光路为全保偏光路.相位调制器实时控制2路信号的相位差,从而实现整个实验系统的相干合成输出.系统实现闭环控制后,2路光纤放大器的相位差为2π的整数倍,输出光强始终保持最强.该相干合成方案简单易行,性能稳定.     

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.     

注入锁定光纤环形腔激光器实验研究

利用注入锁定技术,将中心频率稳定、窄线宽的DFBLD作为主激光器,将光纤环形腔激光器作为从激光器。在实现注入锁定后,利用光纤环形腔谐振特性,在效压窄了注入光线宽。得到了中心频率稳定,较之DFBLD线宽更窄的输出激光,目前线宽已被压窄到70kHz。     

基于环形光纤激光器的光反馈效应

对环形腔光纤激光器的光反馈效应进行了理论分析和实验观测,根据掺铒光纤的速率方程推导得出激光器腔内光反馈系统的输出变化,在数值模拟中建立模型进行了分析.实验观测结果显示环形腔光纤激光器光反馈系统的输出与传统的激光自混合干涉有着相同的相位灵敏度.由于该系统的光反馈是在激光腔内获得,激光器本身不仅作为了传感的光源,同时也成为...     

相干耦合光栅调谐光纤激光器锁定范围分析

为了对用光纤光栅调谐的光纤激光器相干耦合系统的锁定波长范围进行研究,采用光纤布喇格光栅的反射率分布函数对系统阈值进行比较的方法,得到系统的相干振荡波长应该出现在大约为两个布喇格波长平均值的地方的结果。结果表明,当两个子激光器的可调谐光纤光栅反射的布喇格波长差小到一定程度时,两个子激光器就可以实现相干锁定。     

一种用作武器的高亮度光纤激光器实现方案

由于光纤激光器较之其他固体激光器在体积、重量、散热等方面有明显的优势,故提出了一种实现武器级光纤激光器的方法。采用大有效面积低数值孔径的掺镱光纤作为光纤激光器,利用弯曲光纤和非稳腔抑制粗芯光纤中的高次模来获得单芯输出6kW的单模功率。用零差法控制和调节19路光纤激光器的相位并使19束激光形成相干叠加。从而得到100kW的合成光束。     

稳定HCN激光器的频率

美国国家标准局的科学工作者J.威耳斯和D.哈福德已研制成一项稳定HCN激光器频率和相位的技术。他们用二极管谐波混频器合成频率髙达88兆兆赫的红外光,其精度为千兆分之几。使用频率和相位锁定伺服回路把HGN激光器锁在相位已锁定的微波参考链上,从而达到稳定。频率锁定回路通过机械方式校正热膨胀引起的激光腔长的变化;相位锁定回路(具有产生谱线变窄所需的足够快的响应)通过激光放电电流控制折射率。     

2μm波段DBR光纤激光器的超稳腔PDH稳频技术

报道一种可用于超稳腔Pound-Drever-Hall(PDH)稳频的2μm波段分布Bragg反射（DBR）光纤激光器及其频率锁定结果。该绝热封装的光纤激光器配备主动温度控制和压电陶瓷（PZT）频率调谐装置,可满足超稳腔PDH稳频应用。通过周期极化铌酸锂（PPLN）晶体倍频,采用PDH稳频技术将研制的1950 nm光纤激光器频率稳定到了1μm波段超稳腔频率参考上。针对DBR光纤激光器中PZT频率调谐机制只反馈调节腔长,容易在稳频过程中产生激光器跳模进而导致频率失锁的问题,笔者提出并演示了一种对DBR光纤谐振腔实施基于超稳腔频率参考的实时温度控制方案,并采用该方案实现了对DBR光纤激光器超过4周的长期频率锁定。该方案对于实现DBR光纤激光器的长期频率锁定具有较高的参考价值。     

微腔半导体激光器泵浦的光孤子源研究

从微腔半导体激光器考虑相位变化的速率方程和光纤非线性薛定谔方程出发，数值模拟了交变电流注入下微腔半导体激光器内腔和光纤外腔中的光振荡过程，研究了光孤子形成的可能性。结果表明，合理选择自发发射因子、有源区体积、相位振幅耦合参数、附加相位参量等内外腔参数，可以实现稳定的孤子脉冲输出。