瓦量级全光纤掺Yb双包层光纤激光器

近年来 ,由于包层抽运技术的应用 ,光纤激光器的能量转换效率和输出功率都有了质的飞跃。连续输出功率高达几十瓦、乃至几百瓦的双包层光纤激光器已经问世。然而 ,在这些高功率的光纤激光器中一般仍采用二色镜等传统的体器件构成谐振腔 ,未能实现全光纤化 ,这不仅极大地限制了     

1.75 kW国产掺Yb双包层光纤激光器

高功率双包层光纤激光器作为一种新型固体激光器,具有效率高、光束质量好、易于散热、结构紧凑等优点,与传统的气体和固体激光器相比,优势明显.在工业、国防、空间等领域具有非常重要的应用价值.这种基于包层抽运技术的光纤激光器,采用低亮度的二极管激光器作为抽运源,以稀土掺杂的特种新型光纤为工作介质.实现高亮度、高光束质量的激光输出,是高功率固体激光的重要发展趋势之一.目前,采用高功率光纤激光器的激光焊接、激光切割自动化装备已在汽车、船舶制造等领域中获得重要应用.在国际上,尽可能提高单根光纤的激光输出功率,一直是科学家努力的目标之一.     

掺Yb3+双包层光纤激光器的研究进展

光纤激光器以其独特的优势得到快速发展,其应用范围已经扩展到工业加工、国防军事、医疗等领域。综述了连续、脉冲掺Yb3+双包层光纤激光器的国内外研究进展,介绍了利用能承受高功率的合束器、光纤光栅的全光纤激光器,利用种子光主振荡光纤放大技术产生高光束质量、高平均功率、高峰值功率的脉冲光纤激光器。分析了影响光纤激光器功率提高的因素,如光纤的损伤、非线性性效应、热效应。最后,对掺Yb3+双包层光纤激光器的发展前景进行了展望。     

掺Yb双包层光纤激光器获得50W激光输出

双包层光纤激光器同常规激光系统相比 ,其在散热、光束质量、效率、体积等方面具有显著优势 ,是高功率激光器向小型化、全固化和集成化发展的一个重要方向 ,采用掺Yb的双包层光纤实现高功率 1μm左右的单模激光输出是目前人们研究的重点。最近 ,我们采用准直输出的大功率半导体激光器为抽运源 ,通过特殊设计的抽运耦合系统来抽运D形内包层的双包层光纤 ,获得了 5 0 3W的激光功率输出。所用抽运源为准直输出的大功率LD模块 ,其输出约为 72mm× 2 4mm的长方形准直光束 ,中心波长约在 975nm。双包层光纤为D形内包层 (35 0 /4 0 0 μm )的掺…     

掺Yb双包层光纤激光器脉冲压缩的实验研究

对连续和脉冲泵浦掺 Yb双包层光纤激光器的时域特性进行了实验研究。利用光纤中的受激布里渊散射 (SBS)压窄脉宽 ,将脉冲泵浦产生的 10 0μs光脉冲压缩到 ns量级 ,其压缩因子为 2 .0 8× 10 4,并对实验结果进行了定性分析     

高斜率效率65W双包层掺Yb光纤激光器

用多模大功率ＬＤ抽运掺Ｙｂ双包层光纤 ,研制出了一台高斜率效率的双包层光纤激光器。实验采用线形腔结构 ,ＬＤ端面抽运 2 0ｍ长掺Ｙｂ双包层光纤。ＬＤ抽运源输出中心波长 976ｎｍ ,带有直径80 0 μｍ的输出尾纤 ,数值孔径小于 0 2 2。抽运光经透镜组耦合进入光纤内包层。     

国产化的掺Yb3+双包层光纤激光器研制成功

掺Yb3 + 双包层光纤激光器可提供波长在 1μm附近的大功率激光输出 ,在Raman放大器、空间光通讯、工业加工等诸多领域具有重要的应用前景。我们采用自行研制的、内包层截面为D形和矩形的掺Yb3 + 双包层光纤和国产的抽运光源、能量耦合系统 ,制成了全国产化的双包层光纤激光器。以MCVD工艺加溶液掺杂技术成功研制出高质量的D形和矩形掺Yb3 + 石英双包层光纤 ,主要技术参数如下 :D形光纤内包层直径 4 0 0 μm ,直边长约2 6 0 μm ;矩形内包层尺寸为 35 0 μm× 175 μm。两种光纤内包层的数值孔径～ 0 36 ,双层光固化保护涂层 ,外径 5 7…     

掺Yb3+双包层光纤激光器的热效应分析

为了研究高功率双包层光纤激光器的热效应,采用模拟计算的方法,推导了掺Yb3+双包层光纤激光器中的温度分布表达式,计算了光纤激光器中的温度分布特性。分析结果表明,光纤的包层半径、传热系数以及抽运方式对光纤中的温度分布有很大的影响。所得的结果为设计实现千瓦级的光纤激光器提供了参考。     

大模面积双包层掺Yb3 光子晶体光纤激光器

报道了一种新型的、具有大模面积(LMA)的掺Yb^3 双包层光子晶体光纤(PCF)激光器。光纤的长度约为5m，光纤纤芯的直径为23μm，内包层的直径为420μm，数值孔径(对950nm)为0．55。输出激光的中心波长为1068．7nm，激光最大输出功率为4．26w。相对于入射的泵浦光，输出激光的转换效率为44．1％。实验结果表明，高功率激光输出存在着自脉动行为。     

掺铥双包层光纤激光器研究

掺铥光纤激光器所发射的2mm波段激光处于水分子吸收峰且对人眼安全,并且被认为是3～5mm光参量振荡的有效抽运源,因此具有巨大应用前景。围绕进口和国产掺铥双包层光纤展开了一系列研究,实现了光纤激光器的连续运转、脉冲运转、可调谐输出等。对进口光纤的光谱特性进行了较全面的研究,获得最大连续输出功率6W、斜率效率50%;采用国产掺铥双包层光纤,获得最大连续输出功率5.1 W、斜率效率41.9%;采用后向Littrow结构、以闪耀光栅作为选频元件,获得了2mm附近最大范围可达105nm的可调谐激光输出,且各调谐激光线宽均在2.2nm左右。采用声光调制器(AOM)作为Q开关,在调制频率为1kHz时,获得最高峰值功率4.2kW、最大脉冲能量840mJ、脉宽200ns的脉冲输出;在3kHz时获得了最短180ns的脉冲输出。对双端抽运方式也进行了研究。分析了腔镜透射率和激光介质长度对激光输出功率的影响,讨论了激光光谱的红移现象。     

掺Yb3 双包层光子晶体光纤激光器的实验研究

实验采用中心波长975nm的最大输功率5W的LD作泵源，掺Yb^3-双包层光子晶体作增益介质，二色镜和光纤端面构成F-P腔。光纤长6m；纤芯直径为3．9μm．对泵光的吸收系数为2300dB／m；内包层直径为200μm．大数值孔径设计(对泵光，数值孔径为0．7)。实验结果表明，在入纤泵浦功率1．73W时获得波长1．078μm、功率1．45W的单模激光，斜率效率为85．1％；模式竞争和自脉动效应是影响激光器输出稳定性能的主要因素。     

改进的F-P腔大功率掺Yb3 双包层光纤激光器

讨论丁一种改进的F-P腔结构高功率掺Yb^3＋双包层光纤激光器。实验表明，此种结构的系统光-光转换效率与传统FP腔结构掺Yb^3＋双包层光纤激光器相比没有明显Ⅸ别，而抗高功率热损伤有明显提高。获得了1．06μm、50W连续激光输出，无明显的热光问题、双色镜表面损伤和斜率效率下降等，斜率效率为80．2％，整个系统的光光转化效率为31．9％。     

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.     

高功率掺镱双包层光纤激光器

简要地概述高功率双包层掺镱光纤激光器的基本原理和关键技术,介绍其在工业、通 信、医疗等领域的应用,并对国内外的近期进展作了综述。     

自启动、宽调谐的ps掺Yb双包层光纤激光器

对连续泵浦的自启动、宽调谐的ps脉冲掺Yb^3＋双包层光纤激光器进行了实验研究。采用20m单模掺Yb^3＋双包层光纤作为增益介质,利用77MHz射频信号的声光调制器（AOM）作为频移器以及体光栅构成外腔,得到了重复频率为1GHz、平均功率为56．3mW以及脉宽小于60ps的脉冲,激光器的调谐范围超过40nm。     

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.     

掺Yb3+双包层光纤激光器的多波长输出

双包层光纤激光器不再要求抽运光是单模激光，而且基本上在沿光纤整个长度上抽运，从而大幅度地提高了激光转换效率。给出了一种由半导体激光器(LD)抽运的掺Yb^3 双包层光纤激光器，利用976nm的抽运光，对双包层光纤进行端抽运，光纤后端与双色镜构成Fabry—Perot干涉仪兼作反馈腔镜，得到波长为1085nm，1090nm，1095nm和1100nm的激光输出．每个波长激光的线宽为0．33nm，输出总激光功率为1．2W，信噪比超过20dB,斜率效率为52％。     

掺Yb3+双包层光纤激光器的暂态数值分析

为了确定将来实验中参数,对975nm激光抽运采用1064nm种子脉冲放大方案实现的掺镱双包层脉冲光纤激光器进行了数值计算,分析了暂态情况下在光纤中的反转粒子数密度、抽运光强度的分布,讨论了输出能量和输入种子脉冲能量的关系。利用这些结果可以解决实验中光纤长度、抽运光、种子源的选择,以及与输出功率大小的关系等问题。     

掺镱双包层光纤激光器研究

主要从速率方程的角度对稳态条件下线型腔内泵浦光和信号光的传播方程进行推导，并在此基础上进行了仿真实验，得到了激光输出功率与输入功率和光纤光度的关系，以及不同泵浦方式对输出功率的影响，最后针对环形腔双包层激光器进行了粗略推导和仿真。