基于凹面光栅的光纤激光谱组束系统设计

光纤激光谱组束技术是实现大功率、高质量光纤激光输出的有效手段。在传统的外腔谱组束系统中,离轴阵元的效率下降限制了其组束潜力;在基于PTR布拉格光栅的谱组束系统中,随着组束阵元数目的增加,系统复杂程度、体积和重量随之增大,限制了其应用范围。针对当前谱组束系统中存在的诸多问题,采用凹面光栅作为色散元件构建新的谱组束系统。凹面光栅同时具有衍射分光和聚焦的功能,应用于谱组束系统中不仅可以解决离轴阵元效率下降问题,而且降低系统的复杂程度,有利于输出稳定性的提高。     

光纤激光频谱组束技术的研究进展

光纤激光频谱组束是实现大功率、高质量光纤激光输出的有效手段。综述了光纤激光频谱组束技术的最新进展情况,介绍了光栅外腔频谱组束、MOPA结构频谱组束、PTR布拉格光栅频谱组束以及二维阵列的相干和谱组束等方案的基本原理和研究现状,比较分析了各种组束方案的优缺点,最后对频谱组束发展中存在的问题进行了探讨。     

基于体布喇格光栅的光纤激光谱组束研究进展

光热折变玻璃在紫外波段具有较好的光敏特性,并且在近红外和可见光波段具有很高的透射率,用它制作的体布喇格光栅能够承受高能激光辐照,因而特别适合应用于高功率激光技术中。综述了基于体布喇格光栅的光纤激光谱组束技术最新研究进展;阐述了体布喇格光栅的基本理论,分别介绍了基于单体光栅、级联体光栅和3维层叠复合体光栅的谱组束、共腔谱组束以及昆合组束5种组束方案的组束原理和研究进展,最后对各组束方案中存在的问题进行了讨论。     

微透镜阵在光纤激光外腔谱组束中的应用研究

提出了基于微透镜阵的光纤激光外腔谱组束方案,设计了能够对光纤阵列出射光束进行预准直的球面折射微透镜阵列.分析了组束系统的组束潜力,结果表明,所设计的组束系统能够实现12个Er3+/Yb3+共掺光纤激光器阵元的外腔谱组束.利用瑞利-索莫菲衍射积分理论,分析了微透镜对光纤出射光束的准直效果,结果表明,微透镜的实际焦距与设计...     

光纤激光频谱组束的仿真研究

基于利用透射体布拉格光栅 准直透镜所设计的非相干组束方案,建立了光纤激光组束的理论模型.依据所建模型,对光栅的组束效果进行了分析.结果表明:最佳组束时,不同的光栅厚度须选择不同的光栅参数;随着光栅厚度的减小,满足最佳组束条件的空间频率和折射率调制将逐渐增大;在折射率调制和空间频率不变的情况下,随着光栅厚度的减小,角或谱的选择性逐渐增大;随着光束发散角和光谱宽度的增大,衍射效率逐渐减小.     

面向定向能应用的光纤激光谱组束系统设计

针对定向能激光武器系统对结构紧凑的高功率、高质量光纤激光源的需求,提出了一种新颖的基于凹面光栅的光纤激光谱组束方案。该系统可将组束激光直接聚焦到目标点,且可以根据目标点位置的不同,通过对各组束阵元输出端位置的实时调整,实现对目标的灵活跟踪。分析了基于凹面光栅光纤激光谱组束系统的工作原理,设计了用于组束的闪耀光栅结构的凹面光栅,阐述了系统实现目标跟踪的原理。根据目标点位置的不同,通过调整系统状态,可使该系统适应不同目标距离的应用需求,非常适于激光定向能系统应用。     

基于透射体布拉格光栅频谱组束的研究

分析了透射体布拉格光栅实现两束不同波长光束频谱组束的条件.基于耦合波理论,推导了透射体布拉格光栅的衍射效率方程,获得了优化的组束设计条件,提出了使用凸透镜控制光束入射角的方法.建立了组束的理论模型,分析了光栅参数对衍射效率的影响.结果表明:最佳组束时,不同的光栅厚度须选择不同的光栅参数;在折射率调制和空间频率不变的情况下,随着光栅厚度的减小,谱选择性逐渐增大;随着光束发散的增大,光栅的衍射效率逐渐减小.     

光纤激光的频谱组束技术

频谱组束具有结构简单、便于控制等特点,是实现大功率、高质量光纤激光输出的有效手段.介绍了利用光栅、变换透镜等元件进行光纤激光频谱组束的基本结构和原理.综述了光纤激光频谱组束技术的最新进展情况,包括MOPA结构的频谱组束、三光栅结构的频谱组束和基于PTR布拉格光栅的频谱组束;比较分析了各种组束方法的优缺点.分析了当前频谱组束技术要解决的关键问题并展望了其发展前景.     

基于微透镜阵外腔的光纤激光谱组束耦合效率分析

为了克服光纤激光外腔谱组束系统中增益带宽和透镜像差对组束阵元数量的限制,在系统中加入了微透镜阵。根据光束变换理论,建立了基于微透镜阵的光纤激光外腔谱组束系统的外腔耦合效率分析模型。通过数值模拟,对各种相关参数对耦合效率的影响进行了仿真分析。结果表明:微透镜阵的加入极大提高了阵元的耦合效率和系统的组束潜力;为了获得尽可能高的耦合效率,需要对离焦量进行合理配置并设计具有较长焦距的微透镜;横向对准误差是影响耦合效率的主要因素,对于宽度为10 mm的组束光纤阵列,为保证60%以上的耦合效率,在θy≤2 mrad的同时需将横向位置偏移量δy限制在10μm以内。     

基于外腔光纤激光器阵列频谱组束的耦合效率

分析了外腔高斯光束频谱组束的机理.针对Bochove推导点特征扩展系数所使用的方法繁琐问题,运用角特征的近似形式,推导了点特征的扩展系数;并基于频谱组束模型,讨论了影响耦合效率的因素.结果表明,外腔最大耦合效率时,激光器阵列应排列成开口背离传输透镜的抛物线形;当阵元的横向位移超过1.5 mm时,抛物线形排列的阵元耦合效率是相同位置直线形排列阵元耦合效率的2倍;使用外腔频谱组束,应尽量选择焦距较长的传输透镜.     

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。     

MOPA脉冲激光器频谱合束研究

文章对多个主振荡功率放大(MOPA)脉冲激光器采用阵列光纤光栅频谱合束技术进行了研究,模拟了采用阵列光纤光栅频谱合束技术将多个MOPA脉冲激光器合束输出的过程,研究了合束后时域脉冲形状的畸变,并提出了使输出脉冲平坦化的改进方法.研究结果表明,以2 ns为间隔控制各个通道的输入MOPA脉冲激光器的同步,可以改善输出脉冲的...     

Compact Vertically Stacked Master Oscillator Power Amplifier Based on Grating Coupled Laser Diodes

A new design of hybrid master oscillator power amplifier (MOPA) has been proposed and realized by vertically stacking laser diodes with optical coupling provided by identical in-plane integrated gratings. Low beam divergence, large emitting and input areas of the grating coupled devices simplify the assembling technique over the fabrication of MOPA devices based on edge-emitting laser diodes. The master oscillator also incorporates a dual-grating reflector providing a wavelength-selective feedback resulting in a narrow emission spectrum of 0.2 nm at a wavelength of 975.4 nm. The power amplifier is a tapered chip with two integrated grating couplers. The operational characteristics of the MOPA were evaluated in the pulse regime demonstrating an output peak power of 32 W with a total amplification factor of 9.3dB.     

基于级联多模布拉格光栅和高精细度滤波器的可调谐双波长窄线宽掺铒光纤激光器

提出了一个基于级联多模布拉格光栅和新型的高精细度滤波器的可调谐双波长窄线宽掺铒光纤激光器的结构。环形滤波器由两个耦合器和一段经过泵浦的掺铒光纤组成,由于掺铒光纤产生增益,滤波器产生高精细度的频率响应,能够滤掉掺铒光纤激光器的不需要的纵模,从而起到窄化激光器线宽的作用。实验过程中,由多模光栅的选频特性产生六种窄线宽双波长的组合,激光器的线宽由不加滤波器的0.14~0.16 nm 被压窄窄化到0.05 nm。