双包层光纤激光器的发展及应用前景

双包层光纤激光器是近来新兴的一种高功率光纤激光器,它以高效率、窄线宽和可调谐等优点而倍受人们的青睐．本文介绍了双包层光纤激光器的种类、工作机理和近期的研究进展,展望了双包层光纤激光器的发展前景．     

双包层光纤激光器

报道了双包层光纤激光器的发展现状，给出了圆环形和偏心形双包层光纤激光器泵浦效率的计算公式，并对二者进行了比较。     

双包层光纤激光器及其在军事中的应用

高功率双包层光纤激光器是国际上新近发展的一种新型固体激光器件，它具有散热面积大、光束质量好、体积紧凑等优点。在简要介绍高功率双包层激光器的原理、特点以及发展现状的基础上，介绍了中科院上海光机所在半导体泵浦技术、光纤耦合技术及光纤激光器方面的主要研究成果；讨论了光纤激光器在军事上的应用，重点分析了光纤激光器作为空间激光武器的可能性；最后给出了实现高功率单模激光输出的技术方案。     

我国固体激光器件研究取得新突破

双包层光纤激光器是双包层光纤光子器件家族中的主要成员．是国际上新近发展的一种新型固体激光器件，可广泛应用于现代光通信、高精度激光通信、高精度激光加工、激光雷达系统、空间科学、激光医学、国防等领域。     

光纤激光器的发展与应用

本文对光纤激光器的现状、发展和应用进行了综述。光纤激光器从掺杂稀土元素发展到掺杂过渡族金属元素;掺杂方法从单纯化学气相沉积（Chemical VaporDeposition,CVD）发展到气相、液相、溶胶-凝胶（sol-gel）和改进的化学沉积（MCVD）等;光纤结构从单包层、双包层到今天的多芯双包层光子晶体光纤;激光功率已经到几十千瓦,光子晶体光纤激光器的功率也已超过1.5 kW。目前,它们广泛应用于造船、航天、机械、电器、汽车、化工等多个领域。新光纤技术的成功,必将推动多种产业的快速发展。     

光纤激光外腔频谱组束的实验研究

实验中采用激光二极管作为泵浦源、大模面积Er3+Yb3+共掺双包层光纤作为增益介质,利用傅里叶变换透镜、闪耀光栅和输出耦合镜组成的外腔结构,实现了两路Er3+Yb3+共掺双包层光纤激光器的频谱组束。在单路光纤激光器的最大输出功率为520 mW和545 mW、光栅衍射效率为80%的条件下,获得了690 mW的组束功率,组束效率为65%,同时对组束激光的光束质量进行了评估。测得水平和垂直方向的光束质量因子分别为M2x=1.592,M2y=1.335。     

用于抽运双包层光纤激光器的多模光纤耦合器

给出了一种光纤耦合器,它有16个输入端和一个输出端,由光纤熔融和拉锥的方法制造而成。该耦合器的平均耦合效率为93.7％,平均插入损耗为2．84分贝,可用于抽运输出功率为十儿瓦的双包层全光纤激光器。     

7.4 W双包层掺Yb光纤激光器

最近 ,我们采用多模大功率半导体激光器泵浦掺Yb双包层D型光纤 ,获得了 1 0 9μm、功率为 7 4W的激光输出 .实验中采用线形腔结构 ,LD端面泵浦长 3 0m掺Yb双包层D型光纤 ,泵浦源为光纤 80 0 μm输出的 974nm激光 ,经过 1∶1成像系统后 ,再用聚焦镜聚焦到光纤上 .双包层光纤具有 (3 40 /40 0 μm)D型内包层结构 ,数值孔径 0 3 8.光纤一端加二相色镜 ,另一端利用光纤端面 4%Fresnel反射作为输出端反馈与二相色镜构成了线形谐振腔 .输出功率用SP功率计测量 .实验测得阈值泵浦功率 1 1W ,当泵浦功率为 2 2W时 ,获得了 7 4W激光输出 ,同…     

基于双包层光纤和长周期光纤光栅的带通滤波器

为了获得制作简易、成本低廉的光学带通滤波,研究了一种由双包层光纤和机械致长周期光 纤光栅( MLPFG) 构成的全光纤带通滤波器． 理论分析了双包层光纤环半径与能量耦合( 从纤芯到 内包层) 的关系,运用耦合模理论计算得到了不同压力下MLPFG 的传输光谱图． 实验通过缠绕得 到光纤环并利用弹簧对光纤施加压力得到MLPFG,在光纤环直径12 mm 和缠绕匝数15 匝以及光 纤长40 mm 且受力60 N 时,在中心波长1 546 nm 附近实现了带通滤波,其通带带宽为4． 15 nm,旁 瓣抑制比为16． 1 dB． 这一无源光纤器件可广泛应用于多波长激光器和光纤传感等．     

双包层Er3+-Yb3+共掺磷酸盐光纤放大器的研究

提出了一种新的基于磷酸盐的铒镱共掺双包层掺铒光纤放大器。在分析了铒镱共掺系统能级，忽略放大自发辐射与激态吸收的基础上，通过Runge-Kutta法求解速率方程，边界方程，数值计算结果得出：双包层铒镱共掺磷酸盐光纤放大器具有更优良的增益特性，其单位长度增益高于硅酸盐双包层铒镱共掺光纤放大器，它应该是传统硅酸盐双包层铒镱共掺光纤放大器的有力竞争者和替代者。     

连续泵浦掺铥双包层光纤激光器的自脉冲现象

在2μm波段运转的掺铥双包层光纤激光器中观察到了自脉冲(类锁模)现象.对单端和双端泵浦方式以及不同腔长度下的输出进行比较研究,认为这种现象的主要产生机制可能为掺铥光纤中的自相位调制和离子簇导致的可饱和吸收效应.     

保偏光子晶体光纤激光器实验研究

以中心波长976 nm、输出功率70 W的半导体激光器作为泵浦源,掺镱双包层保偏光子晶体光纤为增益介质,采用法布里-珀罗光学谐振腔结构,利用后向泵浦,实现了波长约1 040 nm、最大功率5.3 W的激光输出,并就保偏光子晶体光纤在不同缠绕轴向及缠绕半径时输出激光的偏振特性进行了实验研究.     

主动调Q掺铥双包层光纤激光器

利用790 nm半导体激光器作为泵浦源、声光调制器作为Q开关,将4 m长掺铥双包层D型光纤作为增益光纤,在入纤功率9.17 W、调制频率50 kHz时,获得激光器最大输出功率为1.26 W.调制频率为30 kHz时,获得单脉冲能量40μJ的脉冲激光.激光器在30～50 kHz工作时可以获得稳定的脉冲输出.讨论了在阈值入纤功率附近形成1/2、1/3调制频率脉冲及在较大泵浦功率时形成多脉冲的原因.     

简讯

我国稀土光纤首个国家标准发布我国稀土光纤的首个国家标准《掺稀土光纤第1部分:双包层掺镱光纤特性》正式实施。这一标准的制定实施,有利于我国抢占掺稀土光纤技术制高点,推动我国光纤激光器产业发展。(产业司)亚洲最大射电望远镜在上海落成我国首个65米射电望远镜在上海落成。其是亚洲最大的射电望远镜,将执行探月工程三期的测轨和定轨任务,同时用于射电     

调Q掺Yb大模面积光子晶体光纤激光器研究

利用掺Yb大模面积双包层光子晶体光纤和声光调制器(AOM)研制了调Q光子晶体光纤激光器．在65 kHz的重复频率下,得到了最大平均功率为2．5 W,脉冲宽度(FWHM)120 ns,峰值功率320 W,单脉冲能量38．5μJ的调Q单模激光脉冲,激光中心波长为1 038．4 nm．分析介绍了实验中出现的多脉冲现象和激光脉冲重复频率的演化及其原因．     

弱反馈下脉冲掺镱放大器输出特性的计算机仿真

基于全光纤双包层脉冲掺镱放大器模型,研究了纳秒脉冲的动态传输特性。在不考虑输入信号的情况下,受前向泵浦的掺镱双包层光纤上能级粒子数的分布呈现中间高两端低的特征。考虑连续信号输入,在放大器存在弱反馈条件下,泵浦功率越高,弱反馈引起的后向放大信号消耗更多上能级粒子,正向的信号输出功率随着光纤长度的增加而降低。     

国产化大模场掺镱光子晶体光纤的设计与制备

理论分析了空气孔尺寸与晶格常数对光子晶体光纤(PCF)单模特性的影响,设计了大模场双包层PCF的波导结构。采用自主知识产权的专利技术,制备出高数值孔径大模场掺Yb双包层PCF,其内包层数值孔径为0.65,纤芯数值孔径为0.06,有效模场面积为1 465.7μm2。     

Er~(3+)/Yb~(3+)共掺双包层光纤放大器的增益特性

基于速率方程和功率传输方程,分析了Er3+/Yb3+共掺双包层光纤放大器增益特性随光纤长度的变化及信号光、抽运光功率对放大器增益的影响,并进行了实验验证。结果表明:有源光纤长度对放大器增益有影响,大信号输入时放大器达到增益饱和对应的光纤长度更短;放大器增益随着信号光和抽运光功率不同而变化,要适当调整其大小以获得较高的放大增益。     

NuQ工业级脉冲光纤打标激光器

全球领先的有源光纤、光纤激光器和光纤放大器生产商——美国Nuferm公司,推出NuQ工业级脉冲光纤打标激光器。 这款新型脉冲光纤打标激光器的平均功率为30W,采用了Nufern公司优化设计的掺镱光纤,     

国内首台“25W脉冲／100W连续光纤激光器”通过鉴定

武汉华工激光工程有限责任公司研制的拥有自主知识产权的25W脉冲光纤激光器、100W连续光纤激光器系列产品．通过了湖北省科技厅组织的科技成果鉴定。鉴定认为：25W脉冲光纤激光器、100W连续光纤激光器．填补了国内空白．光束质量等主要技术指标达到和部分超过同类光纤激光器的国际先进水平。