高功率光子晶体光纤激光器及其关键技术

与常规双包层光纤相比,空气包层大模面积光子晶体光纤更适用于高功率激光器的研制.介绍了高功率光子晶体光纤激光器研究的最新进展,分析了耦合系统和谐振腔设计中所存在的不利于功率提高的因素,指出低损耗的熔接技术是光子晶体光纤激光器达到更高功率的关键.     

大模场光子晶体光纤研究进展

大模场光子晶体光纤具有无截止单模运转和大模场面积特性,可以克服由激光功率密度过高引起的非线性效应对高功率系统尤其是超快脉冲系统的限制。近年来它在高功率光纤激光器、高功率光纤放大器、高功率能量传输以及高灵敏度传感器等领域引起广泛关注。回顾了大模场光子晶体光纤的研究历程,从大模场光子晶体光纤的特征参数、结构设计方法和应用热点等方面总结了大模场光子晶体光纤的研究现状,最后对其发展前景进行了展望。     

大模场低损耗光子晶体光纤的研究与设计

为了改善高功率光纤激光器的非线性效应,提出并设计了一种新型的无源、单模、低损耗、大模场的光子晶体光纤结构。利用时域有限差分法并结合完美匹配层边界条件,分析了光子晶体光纤有效模场面积的影响因素,得到光子晶体光纤性能随波长及几何结构的变化规律,从而得到实现更大模场面积的结构参量。结果表明,保证单模传输的情况下,在1.064μm波长处,优化设计的大模场光子晶体光纤有效模场面积可达3118.4μm2,对应的非线性系数可低至5.68×10-5 m-1·W-1,限制损耗可降低到4.55×10-7 dB·m-1。该光纤具备低损耗、低非线性和大模场面积等特性,在实现光子晶体光纤激光器高功率、高光束品质激光输出方面具有重要应用。     

利用GaAs作为饱和吸收体的被动调Q光子晶体光纤激光器

利用GaAs晶体作为可饱和吸收体, 实现了掺镱光子晶体光纤激光器的被动调Q输出。实验用掺杂光子晶体光纤的芯径为21 μm, 数值孔径为0.04, 在实现了大模场面积的同时, 保证了激光器的单模运转, 从而得到高光束质量的激光输出。实验使用高功率半导体激光器作为抽运源, 采用自行研制的耦合系统将抽运光耦合进入光子晶体光纤的包层中。在激光器平均输出功率为5.8 W时, 实验得到的最短输出激光脉冲为80 ns, 重复频率为6.7 kHz。     

双包层光子晶体光纤激光器研究进展

光子晶体光纤(PCF)具有许多传统光纤难以实现的诸多优良特性,以光子晶体光纤为增益介质的高功率光纤激光器受到了普遍关注.介绍了光子晶体光纤及由其构成的光子晶体激光器的原理,重点介绍了双包层光子晶体光纤激光器国内外的最新研究进展.     

七芯光子晶体光纤实现高功率白光超连续谱输出

<正>多芯光子晶体光纤便于与抽运激光器的大模场直径输出尾纤进行低损耗的熔接,能够把高功率的抽运激光耦合进光子晶体光纤中。同时,多芯光子晶体光纤的光场分布直径比单芯光子晶体光纤大,尽管激发非线性效应所需的激光抽运功率会有所提升,但是其激光损伤阈值也随之提升,即能够承受更高功率的抽运激光。因而,多芯光子晶体光纤非常适合用于构建全光纤化的高功率超连续谱光源系统。最近,国防科学技术大学采用高功率皮秒光纤激光抽运由光纤光缆制备技术国家重点实验室拉制     

光子晶体光纤在光纤激光器中的应用

光子晶体光纤研究的日趋成熟不仅拓宽了光纤激光器的研究领域,同时也推动了激光技术的发展.文章针对大模面积双包层光子晶体光纤的特点,探讨了其在光纤激光器中的应用,重点阐述了光子晶体光纤在光纤激光器应用领域的最新进展,并介绍了燕山大学在制备稀土掺杂光子晶体光纤上所取得的最新成果.     

光子晶体光纤激光器

光子晶体光纤激光器可标定kW级的输出功率,可使高功率工作的掺稀土光纤激光器产生变革。介绍了光子晶体光纤激光器的基本概念、特性及其典型器件。     

多芯光子晶体光纤在国内高校的研究现状

多芯光子晶体光纤(Photonic Crystal Fiber,PCF)具有设计更灵活、大模场面积、显著的非线性效应以及纤芯耦合等优势.介绍了国内高校对多芯光子晶体光纤研究的状况,主要包括高功率超连续谱、高功率光纤激光器和光器件三个研究方向.同时,讨论了多芯PCF的可调结构参数.     

选择性空气孔塌缩技术实现七芯光子晶体光纤低损耗熔接

多芯光子晶体光纤(MCPCF)是实现高功率超连续谱输出的一个重要研究方向,而如何解决多芯光子晶体光纤的低损耗熔接问题是实现全光纤化的关键。介绍了一种通过选择性空气孔塌缩技术实现七芯光子晶体光纤低损耗熔接的方法。数值模拟了处理前后七芯光子晶体光纤的模场特性以及对熔接损耗的影响。实验上对七芯光子晶体光纤进行了选择性空气孔塌缩处理,实现了和纤芯直径为15μm的双包层光纤的低损耗熔接,损耗值为0.22dB。     

高功率光纤拉曼激光器研究进展

随着大功率半导体抽运技术和新型光纤结构的发展,高功率光纤拉曼激光器逐渐成为研究的热点。从锗硅单包层光纤、双包层光纤以及光子晶体光纤拉曼激光器的物理模型入手,介绍了高功率光纤拉曼激光器的基本理论,指出了它们各自的优缺点和最新的研究进展。论述了当前窄线宽光纤拉曼放大器的最新进展、存在的技术难点以及解决方法。展望了光纤拉曼激光技术在高功率激光器方面的发展前景。     

用大模场光子晶体光纤获得高功率飞秒激光

最近许多实验结果表明掺Yb光纤在提高输出功率方面还有很大潜力,而且由于大模面积光子晶体光纤的使用,飞秒光纤激光器的输出已经可以与传统飞秒固体激光器相比拟。报道了利用掺Yb的保偏型大模面积光子晶体光纤进行锁模和放大方面取得的实验结果,光子晶体光纤振荡级输出重复频率为51 MHz,脉冲宽度为450 fs,平均功率为2 W的飞秒激光,对应单脉冲能量40 nJ;同时利用国产双包层大模面积光纤进行了放大实验,在平均功率为毫瓦量级的种子光脉冲输入情况下,获得了103增益。     

掺镱大功率光子晶体光纤激光器热效应分析

数值模拟分析了大功率光子晶体光纤(PCF)激光器的温度场和热应力场.通过引入等效热传导率对光子晶体光纤结构进行简化,建立了光子晶体光纤激光器的三维温度场模型.利用有限元方法数值模拟得到了自然对流换热时光子晶体光纤中的温度场及光纤端面的热应力场,并对强制对流换热时光子晶体光纤的冷却效果进行了数值模拟分析.结果表明,对于选取的PCF,通过采取强制对流换热措施可以承受1000 W的抽运功率而不会产生热效应损伤,如果需要通过提高抽运功率以获得更大功率的激光运转,则需要改变光纤的结构.     

光子晶体光纤及其激光器

光子晶体光纤(PCF)与普通光纤相比有着优秀的单模特性、色散特性和非线性特性。简述了光子晶体光纤的基本结构及其优点,并分析了利用光子晶体光纤制作光子晶体光纤激光器及大功率光纤激光器方面的研究进展。     

高功率光纤激光器抽运耦合技术研究进展

综述了双包层光纤激光器端面、侧面和集中抽运耦合技术,分析表明侧面抽运耦合技术比端面抽运耦合技术更有利于获得高功率输出,其中分布包层抽运耦合技术是很理想的一种侧面抽运耦合方式.阐述了高功率光纤激光器的特点并介绍了光子晶体光纤和螺旋芯光纤的抽运耦合方式.     

980nm波段连续光纤激光器的研究进展

980nm波段掺镱光纤激光器在高亮度抽运源和蓝绿光源方面具有广泛的应用前景。首先介绍了980nm波段连续光纤激光器的研究价值、研究难点。然后,介绍了国内外研究机构在980nm波段连续光纤激光器和放大器方面的研究进展和存在的问题。最后对980nm波段连续光纤激光器和放大器未来发展方向进行探讨。     

光子晶体光纤光栅及其在激光器中的应用

对近年来国内外光子晶体光纤(PCF)光栅和PCF光栅激光器的研究现状按发展进程进行综述。概要叙述PCF光栅成栅理论与工艺的研究进展;重点阐述窄线宽单频光纤光栅激光器的研究现状,特别介绍近年来PCF光栅激光器的研究成果。     

基于PCF实现稳定输出的主动锁模光纤激光器

提出了一种利用高非线性光子晶体光纤(PCF)来稳定主动锁模光纤激光器的方法,理论分析了激光器中PCF的非线性偏振旋转效应(NPR),阐明了激光器稳定的短脉冲输出机理,获得了重复率为5 GHz、脉宽为44ps的稳定短脉冲输出.本文建议的激光器能用于如光码分多址(OCDMA)通信系统等诸多领域.     

基于光子晶体光纤飞秒激光技术的高功率紫外激光源

实验研究了一种基于大模场面积光子晶体光纤飞秒激光技术的紫外飞秒激光源.分析了群速失配下的倍频光和基频光的走离长度,并实验比较了不同长度的BBO晶体的倍频功率和效率.分别采用5 mm和0.18 mm的两块BBO晶体,在Ⅰ类相位匹配条件下,对光子晶体光纤放大器输出的脉宽为110 fs,重复频率50 MHz的1040 nm飞秒激光进行腔外二倍频(SHG)和四倍频(FHG),获得了高功率紫外飞秒激光.在20 W的平均功率抽运下,获得了8.88 W的二倍频绿光输出,转换效率为44.4%.同时获得了656 mW的四倍频260 nm紫外激光,单脉冲能量13 nJ,最高功率时二次谐波(SH)到四次谐波(FH)的转换效率为7.39%.