利用非线性偏振旋转锁模技术产生0.7nJ, 1.5ps光脉冲

为了研究锁模光纤激光器以增益平坦型掺铒光纤放大器作为增益介质对输出特性的影响,采用增益平坦型掺铒光纤放大器结合光纤偏振控制器、偏振相关光隔离器组成锁模光纤激光器,基于非线性偏振旋转锁模技术,实现稳定、自起振锁模运转,得到了中心波长1560nm、重复频率6.495MHz、单脉冲能量0.7nJ、脉宽1.5ps的超短光脉冲。同时实验观察到峰值波长为1557nm和1570nm的双峰值波长锁模脉冲的产生。结果表明,采用增益平坦型掺铒光纤放大器替代普通掺铒光纤组成锁模光纤激光器,可获得较高单脉冲能量的超短光脉冲,锁模脉冲的输出光谱可能出现双峰结构,从而可为超短脉冲光纤激光器设计及实用化提供参考。     

光纤激光器锁模技术研究进展

锁模光纤激光器能够产生超短脉冲,在众多领域中有着广泛的应用前景。概述了光纤激光器锁模实现技术的基本原理、典型结构和最新研究进展,分析了主动锁模、被动锁模和混合锁模技术的优缺点,并对多波长锁模、拉伸脉冲锁模和基于光子晶体的锁模光纤激光器的最新研究情况进行了介绍和分析。展望了锁模光纤激光器研究的发展方向和急需解决的问题。     

1053nm超短脉冲光纤激光的产生

为了研究环形腔掺Yb3+光纤激光器的输出特性,采用两个波长为976nm的半导体激光器作为超短脉冲激光器的抽运源,利用非线性偏振旋转锁模技术,实现了激光器的自起振锁模运转.实验中通过调节掺杂光纤的长度和偏振控制器波片的位置实现了锁模脉冲的波长调谐,在掺杂光纤长度为1.6m时,获得了波长为1053nm、最大输出功率为9.5mW、光谱宽度为6nm、重复频率为23.7MHz的超短光脉冲输出.实验结果与分析表明,采用调节光纤的长度和偏振控制器可实现超短脉冲光纤激光器的波长调谐.     

被动锁模光纤激光器的多模式输出

被动锁模光纤激光器腔体结构简单,可以实现全光纤集成,是产生超短脉冲的有效方法,而非线性偏振旋转又是其中最重要、最简单的被动锁模方法。为了研究基于非线性偏振旋转被动锁模光纤激光器存在的多种不同工作模式,采用实验方法,得到了包括正常孤子态,多脉冲束缚态,噪声像脉冲态等输出模式。结果表明,基于非线性偏振旋转被动锁模光纤激光器存在多种不同的工作模式。     

超快拉曼光纤激光器技术研究进展

锁模和超短脉冲同步抽运是拉曼光纤激光器得到超短脉冲的主要方式。在锁模拉曼光纤激光器中,基于等效可饱和吸收体的结构可以实现较高性能的输出,但目前仍面临增益光纤过长带来的问题。超短脉冲同步抽运的方式可以有效解决这一问题,实现参数极佳的超快拉曼激光输出。超快拉曼光纤激光器发展潜力巨大,未来的研究将着眼于进一步提升各类超快拉曼光纤激光器的整体输出性能并探究其中的新现象。     

全光纤叠加锁模激光器

本文对光脉冲在全光纤叠加锁模激光器中演变的动力学作了研究。分析了相位偏置和光纤的色散对锁模机制的影响,获得了产生稳定超短光脉冲的条件。     

超短脉冲掺Yb3+光纤激光器实验研究

报道了使用976nm半导体激光器作为抽运源。以掺Yb^3 光纤作增益介质构成环形腔激光器产生超短脉冲的实验研究。在腔体净群速度色散为正的掺Yb^3 光纤环形腔激光器中，采用非线性偏振旋转的相加脉冲锁模技术。通过调节偏振控制器的方向和减少腔内损耗，实现稳定的锁模运转。用示波器观察光纤激光器在时域的输出特性，在抽运光一定的情况下，随着光偏振状态的变化，光纤激光器锁模激光的变化呈现稳定和不稳定两个区域。在不稳定锁模区域，激光为不规则的脉冲。通过仔细调节光纤偏振控制器的位置，当光纤偏振控制器在某一适当位置时。激光器工作在稳定的锁模区域。获得最大功率为9．46mW，脉冲激光光谱宽度为10nm．脉冲的重复频率为15．4MHz。     

被动锁模掺Er3+氟化物光纤激光器理论研究

根据非线性薛定谔方程建立了基于可饱和吸收体被动锁模掺Er3+氟化物光纤激光器的理论模型,研究了中红外超短脉冲在掺Er3+氟化物光纤激光器中形成的物理机制,数值模拟了被动锁模掺Er3+氟化物光纤激光器中中红外超短脉冲的演化过程,重点分析了掺Er3+增益光纤长度,可饱和吸收体不饱和损耗对被动锁模掺Er3+氟化物光纤激光器产生中红外超短脉冲的影响,并给出了参数设置范围。研究发现:当小信号增益系数、可饱和吸收体不饱和损耗、腔内净色散量为一定值,掺Er3+氟化物光纤长度在一定范围时,才会出现稳定的锁模脉冲,且随着掺Er3+氟化物光纤长度增加脉冲宽度变窄、光谱变宽、峰值功率增高;当掺Er3+氟化物光纤长度、腔内净色散量、小信号增益系数为一定值时,可饱和吸收体不饱和损耗在一定的范围时可以得到稳定的锁模脉冲,且随着可饱和吸收体不饱和损耗的增加脉冲宽度变窄,光谱先变宽后变窄变化范围不大,峰值功率增加。     

基于非线性偏振旋转锁模孤子光脉冲的产生及模拟

非线性偏振旋转(NPR)技术是被动锁模光纤激光器中实现超短脉冲的一种有效方式,因其结构紧凑,可靠性高而备受关注。本文利用基于NPR锁模的掺铒光纤激光器,在1557.7 nm波段,获得了脉冲宽度为1.35 ps,基频重复率为9.49 MHz的脉冲序列输出。利用耦合的金兹堡-朗道方程,数值模拟了激光器中锁模孤子光脉冲的产生,并对锁模建立过程中孤子时域和频域演化进行了分析,模拟分析和实验观察相吻合。该结果有助于加深人们对NPR锁模光纤激光器中孤子锁模动力学特性的理解。     

孤子激光器动态分析

孤子激光器可以产生优良形状的超短光脉冲,一般的孤子激光器是含有均匀线宽增益介质的主激光腔与含非线性介质的光纤附加腔构成。理论分析以此三项为依据;①激光锁模,②光孤子演化,③两腔耦合。先从主腔的主动锁模激光系统获得超短脉冲,然后进入附加腔,利用光纤中相位调制与色敬互相补偿作用形成孤子。这种光孤子脉冲比主腔锁模     

高功率光纤耦合半导体激光器在连续和脉冲高功率光纤激光器中的应用

阐述了高功率光纤耦合半导体激光器在连续和脉冲光纤激光器中的应用。通过实验研究,得到了输出功率30 w的1 060 nm的连续光纤激光输出和20 kW的脉冲峰值功率输出。     

Ca+和CuBr自终止激光脉冲延迟的研究

实验表明,钙离子激光脉冲在高频率工作条件下,激光脉冲会有所提前;而对于CuBr激光,其激光脉冲的延时时间与工作温度及工作频率有关,有可能出现于电流脉冲的后沿。分析了产生此现象的原因。     

复合脉冲深度激光打孔的实验研究

为了进一步提高激光在金属厚板上深度打孔的速率,针对5mm厚不锈钢板,采用高峰值功率短脉冲串叠加大能量长脉冲的双光束复合激光打孔方法,建立了复合脉冲激光打孔的理论模型,提出大能量长脉冲激光束的主要作用是熔化金属,排出金属熔融物主要靠高峰值功率密度的激光脉冲串,并研究了脉冲能量、脉冲宽度、打孔方式等不同激光参量下的激光打孔效果。结果表明,与长脉冲激光单独激光打孔相比,复合脉冲激光打孔能大幅减小穿孔时间,对脉宽2ms、单脉冲能量2.9J的长脉冲,复合脉冲打孔速率提高2.3倍,所需能量减少20%,且脉冲能量越大,脉冲宽度越窄,打孔速率越快。此研究为复合脉冲打孔的激光器选择提供了依据。     

高单脉冲能量重复频率TEA CO2激光器

为了满足激光推进、光电对抗等应用领域的需要,研制了一台高单脉冲能量高重复频率新型TEA CO2激光器。采用紫外(UV)预电离双路Ernst石墨电极串并联放电结构、超薄水冷不变形镜折叠腔、双回路直冷式封闭循环流动系统和高压大电流快脉冲开关电源等技术,解决了高功率高压电容充电、高气压大体积均匀辉光放电、高气压高速均匀流场、激光谐振腔和高脉冲能量、高重复频率脉冲激光输出等技术难题。成功研制了一台最大脉冲激光能量92 J,重复频率35 Hz,激光输出发散角1.4 mrad,脉冲能量稳定性0.8％,平均功率大于3000 W的脉冲激光器。     

铜蒸气激光器中高压大功率脉冲变压器的研制

为了实现铜蒸气激光器电源的小型化,采用高压大功率脉冲变压器对储能电容进行开关脉冲充电的电路拓扑,通过建立设计和输出模型,采用铁基超微晶材料,研制了高压大功率脉冲变压器,在14kHz下实现了13kV的充电电压,传输功率超过2．3kW。通过控制IGBT的触发脉宽,可实现输出电压和功率的调节。     

CO_2调Q脉冲激光切割陶瓷材料的试验研究

用研制的机械斩光盘调 Ｑ Ｃ Ｏ２ 脉冲激光器,获得高峰值功率、短脉宽、高重复频率和适中的平均功率的脉冲激光输出。对以热压烧结 Ｓｉ３ Ｎ４ 为代表的工程陶瓷进行了切割试验,运用高速多次重复走刀切割工艺,获得了无裂纹的精细切口。     

高重频可调小型高功率半导体激光电源研究

为了获得高功率、高重频半导体激光脉冲,设计了一种体积小、重量轻、造价低的纳米级大功率半导体激光器驱动电源。采用改进的单稳态触发器产生窄脉冲,经放大后驱动快速开关MOSFET获得大电流窄脉冲;电源脉冲电流驱动能力0A～80A,脉冲上升时间2.8ns,下降时间3.8ns,脉冲宽度5ns～500ns范围内可调,最小5.2ns,重复频率可达200kHz。用该电源实验测试了激光波长为905nm的半导体激光器,在重复频率为10kHz时,激光脉冲峰值功率达到70W以上。结果表明,采用窄脉冲驱动MOSFET可以得到高重复频率10ns以内的大电流窄脉冲,可以驱动大功率半导体激光器,若驱动100A以上的激光器需进一步研究。     

高功率准连续激光二极管泵浦的Nd：YAG激光器

对高功率准连续激光二极管侧面泵浦Ｎｄ：ＹＡＧ固体激光器进行了理论和实验研究。当泵浦能量为１３５ｍＪ时，得到脉冲能量为１６ｍＪ和１０６４ｕｍ激光，重复频率可达４００Ｈｚ。     

脉冲激光铣削的机制研究与应用

通过观察和分析研究高、低两种脉冲激光功率密度条件下激光铣削的硬质合金的表面形貌和其铣削实验过程，发现脉冲激光铣削的材料去除机制存在材料直接气化、材料溶化后其熔体喷射和材料表面块状剥落三种方式。这三种材料去除机制在脉冲激光铣削过程中一般是同时存在的，但在不同条件下其主次不同，在本实验条件下，较低脉冲激光功率密度激光铣削的硬质合金材料去除机制以材料熔化后熔体喷射为主，而在较高功率密度条件下硬质合金铣削表面上存在类似解理断裂一样的表面形貌，即激光铣削表面以块状剥落为主。最后简单介绍了一些脉冲激光铣削的应用。     

高频电光调Q板条激光器的第一脉冲控制

Q开关激光器在高重复频率运行时,存在"第一脉冲现象",这不仅在激光的很多工业应用中颇为不利,也会造成不必要的能量损失,基于激光速率方程,以电光Q开关部分端面泵浦的板条激光器为例,建立了理论模型对电光Q开关激光器的脉冲输出及粒子数积累过程进行模拟.分析了"第一脉冲问题"的产生机理,并提供了一种通过调制普克尔斯盒上电压脉冲的方法对第一脉冲能量加以控制的方案,并给出了通过这一方法控制第一脉冲问题的理论和实验结果.