高功率光纤合束器热阻系数的研究

报道了高功率光纤合束器热阻系数的研究。实验研究了高功率光纤合束器热阻系数的测量方法,分别在被动制冷、主动制冷和消除背向反射光条件下,测量了加拿大ITF公司系列高功率光纤合束器的热阻系数,分别为0.32 ℃/W,0.15 ℃/W,0.29 ℃/W;比较被动制冷和主动制冷两种条件下光纤合束器热阻系数的差异,表明主动制冷可以明显降低光纤合束器热阻系数;研究了光纤合束器背向反射光对热阻系数的影响,发现消除背向反射光有利于降低热阻系数。研究结果对高功率光纤激光器结构设计具有重要意义。     

基于光纤合束器的泵浦方案设计

报道了两种基于光纤合束器的高功率光纤激光器泵浦方案设计.实验研究了(6+1)×1光纤合束器泵浦耦合方案与(6+1)×1、7×1光纤合束器级联泵浦耦合方案,利用后者实现了806W泵浦功率输出,耦合效率达到90.6％.     

国产高功率光纤泵浦合束器特性研究

在全光纤结构光纤激光器/放大器中,泵浦合束器的功率特性直接影响激光器/放大器最终输出功率。依据合束器的基本结构,分析了合束器的损耗来源,研究了不同情况下某系列国产合束器的功率和温度特性。指出了泵浦损耗、泵浦回光、环境温度以及泵光亮度等因素对合束器工作温度的影响。对某国产新型高功率合束器进行测试,测试结果表明,单臂可输入功率大于100W,有望支撑全国产千瓦量级高功率光纤激光器,相关研究结果为合束器的设计和热管理提供了参考。     

扩芯-拉锥技术对光子晶体光纤合束器性能的改善

设计了一种新型的光子晶体光纤(PCF)合束器,利用光子晶体光纤的后处理技术塌缩纤芯周围的三圈空气孔使纤芯直径增大,再对PCF合束器进行熔融拉锥,将多路熔融拉锥后的光子晶体光纤熔接到一路多模光纤作为输出端。通过数值模拟计算得到:扩芯-拉锥PCF合束器在入射不同波长时的轴向损耗远小于直接拉锥PCF合束器。     

高功率光纤激光器功率合束器的研究进展(特邀)

光纤功率合束器是实现高功率光纤激光的核心元器件,可将多个中等功率的光纤激光器进行功率合成,以获得更高功率的光纤激光输出,解决单根光纤激光器功率进一步提升所遇到的瓶颈问题。文中综述了光纤激光功率合束器的基本结构和国内外研究现状,阐述了光纤功率合束器的工艺制作流程以及工艺难点,针对现存问题及今后的研究方向提出了建议。     

高功率、低损耗光纤合束器的制备与研究

提出了一种分步式制备端泵浦型光纤合束器的新方法.采用模具、热缩管、细丝对合束光纤进行规则合束与固定,合束后的输入光纤束在拉锥前无须扭转,可形成一整根光纤的形态,从而能够与商业切割刀、熔接机等设备兼容.采取此方法得到的71型光纤合束器的耐受功率大于1 400 W,泵浦耦合损耗低于0.1 dB.测试和分析了封装后合束器的温度分布,光纤聚合物层温升较大,其限制了合束器耐受功率的提升.     

高光束质量3×1光纤功率合束器的研制

在基于光纤功率合束器的高功率合成方案中，合成后激光保持好的光束质量是当前激光领域亟待解决的问题之一。实现了一种高光束质量光纤功率合束器的研制。首先，利用仿真软件建立3×1光纤功率合束器模型，对影响功率合束器光束质量和传输效率的因素进行了仿真，得到了制作合束器最佳参数的理论值；其次，基于光纤包层腐蚀技术，根据仿真结果利用熔融拉锥光纤束技术研制了一种输出光纤为50/400 μm （NA=0.12）的高光束质量3×1光纤功率合束器；最后，利用三台3 kW的光纤激光器对其进行了测试，在总输入功率为8.95 kW的情况下，合束后输出功率为8.62 kW，整体传输效率大于96%，光束质量M2=4.035。     

光纤合束器的研制与应用

光纤合束器是一种先进的将泵浦光耦合进双包层光纤的器件.介绍了这种器件的结构和优点,以及它在大功率光纤激光器和光纤放大器中的应用,并对它的研制过程进行了探讨.     

6.7 kW全国产化窄线宽三包层光纤激光器

为了实现高功率光纤激光的窄线宽输出,研究了基于大模场三包层掺镱光纤（LMA-YTF）高功率窄线宽光纤激光的热效应和四波混频(FWM)效应。基于FWM效应模型,仿真分析了大模场三包层光纤(LMA-TCF)放大器光谱展宽的影响因素。建立了LMA-YTF的热分布模型,分析了大模场三包层光纤(LMA-YTF)中第二包层功率占比对光纤温度以及泵浦功率上限的影响,讨论了聚合物涂层导热系数和外部温度对光纤温度的影响,实验对比了不同反向合束器的泵浦功率上限,结果表明第二包层功率占比低的(6+1)×1合束器比(9+1)×1合束器拥有更高的泵浦功率上限。基于全国产化器件搭建了一台三包层光纤激光器,实现了输出功率6.7 kW、3 dB线宽为0.32 nm的激光输出。     

中红外侧面泵浦合束器及全光纤超荧光光源的研制(特邀)

中红外超荧光光源具有光谱范围宽、空间相干性好、时域稳定性高等特点，应用前景广泛，但受限于中红外侧面泵浦合束器，目前普遍利用空间结构泵浦产生。文中根据拉锥光纤侧面耦合的原理，在125μm包层直径的无源双包层氟化物光纤上实现了中红外光纤侧面泵浦合束器的研制，该合束器泵浦光耦合效率达82.3%，可承受的最大泵浦功率达87.5 W。通过在中红外增益光纤上制得侧面泵浦合束器，实现了全光纤中红外超荧光光源产生，前后向输出的中红外超荧光最高功率和为91.09 mW(后向输出53.67 mW，前向输出37.42 mW)，输出光谱范围从2 702 nm覆盖至2 830 nm。在中红外超荧光总输出功率为33.03 mW时，获得了108 nm的最宽20 dB带宽。文中实现的中红外全光纤超荧光光源克服了以往空间泵浦复杂度高、调节难的问题，对推动中红外超荧光光源的进一步功率放大具有重要意义。     

A Mach-Zehnder-interferometer-based low-loss combiner

Passive optical combiners have an unwanted 3-dB loss. This is avoided with optical switches, but these need control functions to synchronize with the optical signals. A nonlinear Mach-Zehnder interferometer can provide the combiner function without control signals. In the experiment reported here, this combiner was realized with a fiber component. Semiconductor optical amplifiers (SOAs) acted as the nonlinear phase shifting elements. Thus a proof-of-principle for the self-routing combiner is obtained: optical signals on either of the two input ports are guided to one and the same output port without any control mechanism in the interferometer. The nonlinear effect used is self-phase modulation, caused by carrier depletion in the SOAs as they approach saturation. The optical power at which the nonlinear switching occurred was about -2 dBm. The residual combiner loss was only 0.7 dB     

高功率非对称泵浦耦合器理论研究

高功率非对称泵浦耦合器是高功率连续光纤激光器的关键无源光器件,它可以将多路泵浦光高效率地耦合进主光纤中,从而为光纤激光器提供所需的泵浦光功率,但已有双波导耦合理论并不能直接应用于该型耦合器的研究。为解决这一问题,在双波导定向耦合器的不完全耦合理论基础上,针对高功率泵浦耦合器非对称的特点,将其耦合系数和光功率方程组做了进一步推导,并进行了数值仿真,研究结果表明:两光纤中的光功率按照一定周期变化,当泵浦光纤的锥角在1~1.5之间时,可以获得97%以上的最佳耦合效率,且与其对应耦合长度的局部变化对耦合效率的影响较小。该研究结果对高功率非对称泵浦耦合器的设计及制作均具有指导意义。     

一体式高功率光纤泵浦耦合器及其制作技术

一种自行研发的的高功率光纤泵浦耦合器,采用一种光纤点熔技术制作,耦合区完全熔融为一体,该耦合器预定用于高功率光纤激光器和光纤放大器,泵浦耦合效率大于95%,插入损耗小于0.28dB,功率耐受能力不小于16.6W,结构稳定,可靠性高。     

高功率光纤激光信号耦合器

实验研究了由三根信号光纤锥形束和一根多模光纤组成的3×1信号耦合器.通过仿真,发现锥形长度越长传输效率和输出光束质量越好,同时也验证了对于低阶模场的吸收要高于高阶模场.实验中,制作了锥区长度为10 mm的3×1信号耦合器,在单纤注入信号功率分别为258 W和365 W的情况下获得转换效率为96.6%的信号输出,总输出功率602W,光束质量为Mx2 = 10.5, My2 = 9.7.     

熔锥型光纤耦合器在光通信中的最新应用

综述了熔锥型光纤耦合器在光通信中的最新应用,包括全波耦合器、Interleaver、泵浦合波器及非线性全光开关,说明了熔锥技术的重要性及其活力。