基于随机并行梯度下降算法光纤放大器相干合成的动态模拟与控制带宽分析

对随机并行梯度下降(SPGD)算法校正时变相位噪声的动态过程进行数值模拟,计算不同强度和频率的相位噪声对控制带宽的影响程度,分析控制带宽与光束数目以及算法执行速度之间的关系.计算结果表明,随着相位噪声强度和频率的增加,算法的控制带宽随之减小,带宽大小与参与合成的光束数目N的-4/3次方成正比,与算法执行速度成线性关系.计算结果可为SPGD算法应用至多路高功率光纤放大器相干合成提供参考.     

LD泵浦高亮度光纤激光器:设计、仿真与实现(特邀)EI北大核心CSCD

LD泵浦掺镱光纤激光器具有低成本、高效率、高光束质量等优点,在工业、科研、国防等领域有着广泛的应用。在大部分实际应用中,由功率和光束质量决定的亮度是影响光纤激光器实际作用性能的核心指标。受到非线性效应(尤其是受激拉曼散射)和模式不稳定效应的限制,当前高亮度掺镱光纤激光器输出功率提升遭遇了明显的技术瓶颈。为了抑制非线性效应和模式不稳定效应,在传统方法的基础上,提出了变纤芯直径光纤和优化泵浦波长等成体系的方法以提升光纤激光器的输出功率;为了有效提高对光纤激光器的设计研发能力,提出并开发了具有自主知识产权的光纤激光仿真软件SeeFiberLaser。首先,介绍了影响宽谱高功率掺镱光纤激光器亮度提升的主要限制因素,给出了各个限制因素的抑制方法;其次,利用自研光纤激光仿真软件SeeFiberLaser对提升光纤激光器功率的方法进行优化设计,并对工业常用的振荡器和高亮度光纤激光放大器进行仿真优化;然后,介绍课题组采用后向泵浦、变纤芯直径光纤和优化泵浦波长等方法提升激光功率,实现的6~10 kW高亮度功率光纤激光器;最后,对更高亮度光纤激光器的技术方案进行讨论和展望,提出了无源器件集成化、增益传能光纤一体化等思路,提出了基于变纤芯直径增益传能一体化光纤和集成化无源器件的新型高功率近单模光纤激光器技术方案。     

光纤激光相控阵光束扫描技术发展EI北大核心CSCD

光纤激光相控阵扫描技术是一种通过相位调制实现光束偏转的非机械式扫描技术,在激光加工、目标跟踪、自由空间光通信以及激光雷达等领域具有广泛的应用价值。文中概述了光纤激光相控阵光束扫描技术的基本原理和发展历程,重点阐述了光学相控阵动态扫描技术中的相位控制技术、空间扫描特征及性能提升方法,最后对光纤激光相控阵的发展趋势和应用前景进行了展望。     

基于光纤拉伸器锁相实现两路超快激光相干偏振合成EI北大核心CSCD

超快光纤激光相干合成技术是突破飞秒激光单根光纤功率提升受限的有效技术手段。基于光纤拉伸器锁相,并结合随机并行梯度下降(SPGD)算法,成功实现了两路超快激光相干偏振合成。该锁相方案不仅避免了采用常规电光相位调制器对脉冲信号造成的光谱调制,而且可有效降低系统的插入损耗,提高相位调制范围、耐受功率以及前级光源系统的紧凑性与鲁棒性。合成的最高功率为10.9 W,最高功率下合成效率为90.1%,闭环状态下锁相残差为λ/31。实验结果表明,采用光纤拉伸器和SPGD算法组成的相位控制系统,在超快激光相干合成领域具有较强的发展潜力。合成的脉冲在最高功率下可压缩至494 fs,压缩效率为73.3%,对应的单脉冲能量为3.99μJ。     

光纤激光相干合成的研究历程与发展趋势：基于文献引用的视角（特邀）

从文献引用的视角全面回顾总结了光纤激光相干合成二十余年的研究历程。按照学术发展初期、学术高速发展期、学术发展平缓期和技术发展关键期等4个阶段,分别介绍了光纤激光相干合成的代表性成果,分析并总结了学术水平和影响力较为突出的文献,梳理了光纤激光相干合成从概念提出到实际应用的演进脉络,研判了未来发展趋势。     

275W MOPA结构全光纤窄线宽掺镱光纤激光器

高功率窄线宽激光在相干合成、非线性频率转换、激光雷达、重力波探测等领域有着广泛的应用。光纤激光具有出光阈值低、电光效率高、光束质量好等优点,使其得到飞速发展。基于主振荡功率放大(MOPA)结构的全光纤激光器,无需空间光路调节,不仅兼有一般光纤激光的优点,还有结构     

高功率脉冲光纤激光光束合成的最新研究进展

光束合成作为提高脉冲激光功率的有效手段,近年来得到了人们越来越多的关注.综述了几种典型的脉冲光纤激光光束合成方法.详细介绍了近年来不同时域特性(如飞秒、皮秒、纳秒)脉冲光纤激光光束合成的最新进展,分析了各种合成方法的技术特点,总结了脉冲光纤激光光束合成的发展趋势.     

2μm波段高功率超快光纤激光相干合成

<正>近年来，中心波长拓展到2μm附近的高功率超快光纤激光器在基础研究、医疗、工业等领域中的应用越来越受到人们的关注。掺铥光纤啁啾脉冲放大器（CPA）具有高转换效率、易散热和优异的光束质量等优点，是产生2μm波段高平均功率超快激光的理想选择。目前，基于掺铥大模场光子晶体光纤的啁啾脉冲放大系统已实现了1 kW的平均功率输出，但由于存在自由空间耦合模块，为避免1900 nm波长附近显著的水吸收峰对输出光束及脉冲质量的影响，往往需要抽真空或充入惰性气体，故激光系统的紧凑性和鲁棒性受到挑战。     

国产保偏光纤实现5 kW级窄线宽激光输出

<正>高功率窄线宽线偏振光纤激光器作为一种重要的高亮度光源，在引力波探测、频率转换以及光束合成等领域应用广泛。近年来，通过开发受激布里渊散射(SBS)、受激拉曼散射(SRS)等非线性效应和热致模式不稳定(TMI)的抑制技术，国内外同行在窄线宽线偏振近衍射极限光纤激光的研究方面取得了一系列重要进展。2018年，美国IPG公司基于全保偏光纤结构实现了2 kW窄线宽线偏振激光输出。2022年，中国工程物理研究院先后报道了4.45 kW和5 kW级近衍射极限窄线宽保偏光纤放大器。近年来，国防科技大学持续进行高功率窄线宽线偏振光纤激光的研究工作，2016年，课题组采用级联正弦相位调制技术，     

基于主动偏振控制技术实现高功率线偏振飞秒光纤激光

<正>高功率超快光纤激光在基础研究和工业领域中都有广泛的应用。目前，基于自由空间耦合和全光纤结构的超快激光啁啾脉冲放大（CPA）系统的平均功率已经分别达到了830 W和440 W。需要指出的是，由于CPA系统中压缩器的偏振选择特性，超快光纤激光一般输出线偏振光。此外，在一些特定的应用如超快激光相干合成中，也需要采用线偏振光。一般来说，线偏振光的产生和放大通常都是基于保偏光纤实现的。