1030nm高重复频率纳秒脉冲全光纤放大器

采用脉冲调制的单模带尾纤输出的半导体激光器作为种子源,以掺镱光纤为增益介质,采用主振荡功率放大(MOPA)结构,实现了1030nm全光纤脉冲激光放大。脉冲重复频率在50～100kHz范围内可调,在重复频率50kHz时,实现了脉冲宽度为6.53ns,峰值功率为16.08kW的脉冲输出,相应的斜率效率为69%,输出激光的中心波长在1029.49nm。实验还研究了不同重复频率下输出激光脉冲的时域特性。该激光器的输出波长在激光雷达探测器的光谱响应范围内,可作为激光雷达发射光源。     

输出高重复频率脉冲列的D型双包层掺Yb3+光纤放大器

利用5 m长的D型双包层掺Yb3 光纤,采用声光调制锁模信号系统,实验上成功研制出输出320 MHz的高重复频率脉冲列的光纤放大器,得到了20 dB的增益输出,输出激光波长1064 nm,输出平均功率1.02 W,该光纤放大器可作为空间激光通信系统发射源.整个实验系统装置由作为信号源的特高重频脉冲列激光器、作为放大环节的光纤放大器和绿光倍频三个部分组成,另外对光纤放大器自激振荡谱线的各影响因素做了一些相关的实验研究,并对结果进行了分析讨论,提出了改进措施.     

大模场面积双包层光纤光栅模式特性研究

分析了在大模场面积双包层光纤(LMA-DCF)上刻写光栅的技术要求和难点,采用相位掩模法在20/400μm的LMA-DCF上刻写了高反射率光纤布拉格光栅。针对大模场光纤中存在高阶模的可能性,通过调整单模光纤(SMF)入射光场和LMA-DCF芯径的相对偏移量,对LMA-DCF光栅中的传输模式特性进行了理论分析和模拟计算,并在实验研究中测量了偏移量不同时光栅的反射谱,观测到了相应的LP01模和LP11模的模场光斑分布。对LMA-DCF光栅的几种光谱测试方法进行了对比研究,分析了各种方法的优缺点。研究结果将为LMA-DCF光栅在高功率激光系统中的应用提供依据和参考。     

脉冲双包层光纤激光器

双包层光纤激光器具有光束质量好、散热面积大等优点。介绍了三种获得脉冲输出的双包层光纤激光器，即调Q光纤激光器、锁模光纤激光器及振荡放大脉冲光纤激光器。分析了它们的工作原理及关键技术，并对国内外近期进展作了综述。     

简化腔结构的大模场面积光纤锁模激光器

实验研究了基于国产高增益掺Yb3+双包层大模场面积(LMA)光纤的简化腔结构激光器的稳定锁模运转,直接使用塌陷打磨之后的光纤端面作为线型腔中的一端腔镜,利用打磨为0°角之后的光纤端面4%的反射率,在高增益的条件下获得了激光振荡,并进一步利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)获得稳定的锁模输出,得到了平均功率分别为144 mW和120 mW,重复频率均为68 MHz(对应单脉冲能量分别为2.1 nJ和1.8 nJ),脉冲宽度分别为9.9 ps和4.8 ps的超短脉冲输出.通过增加抽运功率,得到了功率分别为150 mW和220 mW的稳定多脉冲输出,对应脉冲个数为两个和四个.进而通过激光谐振腔中的光栅对,实现了波长1020 ～1080 nm宽带可调谐的超短脉冲输出.     

高功率脉冲双包层光纤激光器的新进展

对高功率脉冲双包层光纤激光器的国内外研究进展进行评述,通过建立了小信号瞬态增益模型,对脉冲激光信号经过双包层光纤放大后的波形进行了数值模拟.分析了基于MOPA方式脉冲双包层光纤激光器的几个问题,报道了中科院上海光机所采用振荡-放大(MOPA)方法获得133.8 W平均功率脉冲放大输出的实验结果.     

大模场双包层光纤熔接的功率对准技术研究

为了提高高功率光纤激光器中大模场双包层光纤的熔接质量,采用NUFERN 20/400μm双包层光纤搭建了光功率对准系统,对大模场双包层光纤中存在包层光以及纤芯中只有基模和存在高阶模时光纤径向偏移与耦合效率的关系进行了理论分析和实验验证。结果表明,大模场双包层光纤中包层光和纤芯中高阶模的存在使耦合效率对径向偏移变化的敏感度降低,滤除包层光和高阶模后耦合效率随光纤径向偏移量呈高斯型变化; 使用光功率对准系统搭建千瓦级双端抽运激光系统,最大输出功率约1170W,光光转换效率约73%,光束质量约1.22,实现了千瓦级准单模输出。光功率对准技术能够实现待熔光纤的精确对准,对高功率光纤激光器输出性能的提升有重要意义。     

用于微弱信号放大的高性能窄线宽纳秒脉冲光纤放大器

搭建了一台主振荡功率放大(MOPA)结构的单模线偏振窄线宽纳秒脉冲全光纤放大器,理论仿真和实验结果较为吻合。通过声光调制器(AOM)对连续单频1 064 nm激光进行调制,获得了重复频率50 kHz、平均功率25 W的脉冲激光,作为放大器的种子源。对预放大过程中非线性效应、放大自发辐射、自激振荡及泵浦饱和问题进行了仿真分析。随后对种子光进行功率放大,通过光纤内参数的有效优化,进一步抑制了自激振荡,提升了弱信号的放大倍率。实验实现了脉冲宽度64 ns、平均功率75 mW的脉冲激光输出。最后,对亚毫瓦弱信号放大器中决定系统性能的关键因素进行了总结。     

高重复频率、窄脉宽全固态光纤放大器种子源

高重复频率、窄脉宽的全固态激光器种子源级联光纤放大器是获得高功率脉冲激光输出的有效手段.短上能态寿命的Nd:YVO4晶体在连续抽运、高重复频率Q开关工作时容易得到接近连续性能的平均输出功率.理论分析了声光(AO)调Q器件中影响输出能量和脉宽大小的主要因素,优化配置了腔型参数.利用激光二极管(LD)光纤耦合模块端面抽运Nd:YVO4晶体,实现了声-光调Q重复频率100 kHz以上,脉宽20 ns以下,波长1064 nm的激光输出.在抽运功率5.7 W时,得到了脉宽15.3 ns,重复频率150 kHz的种子光输出,在级联单级光纤放大器后,得到了20 W的输出.     

高重复频率纳秒级脉冲发生器研究

为实现高重复频率纳秒级脉冲输出,提出了采用射频功率MOSFET,基于感应叠加拓扑的脉冲发生器。脉冲发生器采用15个模块化组件,每个组件输出670 V/50 A 脉冲,每个组件的输出脉冲在感应变压器次级串联叠加,得到10 kV/50 A 高压脉冲。为实现脉冲前沿小于5 ns,必须尽量降低脉冲变压器漏感以及组件和系统的回路电感。感应脉冲变压器采用圆柱形同轴结构,初次级均为单匝,并且和脉冲发生器单元一体化设计,以减小漏感以及组件分布电感。采用大功率驱动电路和同步触发器,实现MOSFET 开关的快速导通和关断,以及触发的一致性。仿真结果显示设计能够满足指标要求。     

高脉冲稳定性的100kHz皮秒再生放大器

报道了一种具有高脉冲稳定性的100kHz皮秒脉冲再生放大装置。该放大装置采用激光二极管(LD)端面抽运的Nd:YVO4晶体作为增益介质,RTP晶体作为电光晶体。再生腔的腔型为对称W型,总长1.8m。分析了皮秒脉冲在再生放大腔中往返次数和再生腔损耗对放大脉冲倍周期分叉现象以及稳定放大时输出功率的影响。抽运功率为30W时,通过选取最优的往返次数获得了功率为5.3W的高脉冲稳定性的再生输出,脉冲稳定性均方根(RMS)值小于2%。放大后皮秒脉冲脉宽为13.78ps,脉冲峰值功率3.84MW,再生腔输出的光束质量因子M2≤1.5。     

百瓦级高重复频率窄脉宽光纤激光器实验研究

报道了一种基于主振荡-功率放大( MOPA)方式工作的脉冲光纤激光器.为了获得高重复频率、高峰值功率、高光束质量的激光输出,以自行研制的小型激光二极管(LD)抽运声光Q开关Nd∶GdVO4固体激光器作为种子源,采用两级掺Yb双包层光纤串联结构(光纤纤芯直径分别为20 μm和80 μm),对注入功率为2 W的种子激光信号进行放大.最终获得了平均功率103 W的脉冲激光输出,重复频率50 kHz,脉冲宽度12.7 ns,峰值功率达162 kW,光束质量M2=4.3.     

一种窄线宽的高重复频率窄脉宽主动调Q光纤激光器

提出并演示了一种基于声光调制器(AOM)主动调Q的环形腔双包层光纤激光器获得窄线宽、窄脉宽和高重复频率激光脉冲的方法。通过在腔内采用以双包层增益光纤作为输入尾纤的泵浦剥离器来缩短腔长,可以降低增益光纤正向放大自发辐射(ASE)的反射,抑制其ASE的增益自饱和效应,使腔内有效增益增大,窄线宽调Q脉冲可在环形腔中快速建立,从而不仅可使调Q脉冲脉宽变窄,还允许其重复频率大幅提升。在7 W泵浦功率下,所提出的调Q光纤激光器获得了线宽和脉宽分别窄至0.16 nm和10.4 ns、重复频率高达150 kHz的调Q激光脉冲。     

A Compact and Robust Regenerative Amplifier Pump Source for High Repetition Rate Terahertz Parametric Amplifier

In this paper we report a compact and robust regenerative amplifier developed as the pump laser for a high repetition rate terahertz parametric amplifier.With properly chosen pump source and carefully designed cavity,Nd∶YVO4 crystal, and laser beam collimator, a maximum output pulse energy of 480 μJ has been achieved at the repetition rate of 10 k Hz.The output laser has a nearly Gaussian transverse profile and a narrow bandwidth of 0.2 nm.Long-term monitoring shows an root mean square power flu...     

LD抽运高重复频率四通放大MOPA系统中的光纤相位共轭研究

报道了利用多模光纤作为相位共轭镜应用于重复频率100Hz。脉宽20ns的电光调Q四通放大LD抽运激光器的实验研究。由于光纤受激布里渊散射(SBS)存在的阈值效应，可以抑止使用平面全反镜的四通放大系统中难以克服的放大级自振荡(SO)和放大自发辐射(ASE)效应．以获得高能量高光束质量的激光输出。实验中在20ns．100Hz和注入光纤能量4．6mJ的情况下获得了4．1mJ的1064nm的基模激光输出。激光光束模式接近TEMoo模．且脉宽被压缩至4．7ns。在使用了光纤相位共轭镜的四通放大技术后，很好地补偿了由板条放大器热效应造成的光斑畸变。输出光斑很好地复原了振荡级输出光斑的光强空间分布。     

Optical Pulse Compression Based on High-doped Erbium Fiber Amplifier and Standard Single-mode Fiber

Proposed is a novel optical pulse compression technique based on high-doped erbium fiber amplifier and standard single-mode fiber（SMF）. We used the amplifier with the erbium ion concentration of 6.3）〈 10^-3 to amplify a hyperbolic secant pulse from a regeneratively mode-locked fiber laser. The central wavelength, pulsewidth and peak power of the pulse are 1 550 nm, 12. 5 ps and 3 mW, respectively. Then the amplified pulse with peak power level corresponding to a higher-order soliton is compressed when it propagates through a 3-km-long single-mode fiber. Studied are the compressed pulses under different pump powers and fiber lengths. The results show that it can get a narrower pulse, and solve the difficulty that pulses at low power can not be compressed directly in the fiber. And the construct is compact.     

利用脉冲复制环提高纳秒脉冲单次测量的动态范围

提出了一种提高纳秒光脉冲单次测量动态范围的方法,其中光纤脉冲复制环用来产生时域上幅度呈指数递减的脉冲复制串,有效环增益为0.955。经软件补偿脉冲复制串使其具有相同的幅度,然后累加平均前18个脉冲,能够将注入的单发纳秒光脉冲动态范围提高2.74倍,这样就可以实现利用光电探测管和示波器对100:1高对比度的惯性约束核聚变(ICF)脉冲测量。