普通石英光纤和掺稀土离子石英光纤中的倍频现象

最近,我们在经过激光预处理的普通GeO_2-SiO_2基质的石英光纤和掺稀土离子Er~(3+)、Er~(3+)-Yb~(3+)和Nd~(3+)的GeO_2-SiO_2基质石英光纤中发现高效率的倍频现象。 实验中用于预处理的是锁模调Q准连续1.06/μm YAG激光和通过KTP晶体或高效倍频光纤产生的0.53μm种子激光。光纤长度从几十厘米至几十米。我们采用两种激光预处理方法分别处理上述四种光纤:(1)1.06μm激光和0.53μm种子激光一起耦合进光纤,照射数分钟:(2)只有1.06μm激光耦合进光纤,并连续照射数小时。然后把1.06μm激光耦合进光纤,发现用两种激光预处理方法分别处理的上述四种光纤均     

光纤激光器泵浦光参量振荡器

为了获得小体积高功率3~5μm中红外激光输出,通过高重复频率驱动调Q技术和种子注入光放大技术,获得高功率高光束质量1.06μm光纤激光输出,外置起偏器获得两束激光输出,利用波片偏振旋光原理,实现两束偏振态一致的激光输出,泵浦非线性晶体PPLN进行频率变换,实现高功率3~5μm中红外激光输出。在电源输入电流60 A,调Q驱动频率50 kHz的条件下,获得最高功率6.2W的3.8μm中红外激光,1.06μm到3.8μm转化效率为16%。实验结果表明:通过光纤激光器泵浦光参量振荡器,可获得高功率3.8μm中红外激光输出。     

一种基于光纤激光相控阵技术的全光组网的新方法

提出采用光纤激光相控阵光源在深空通信中组成全光组网的新方法,模拟了1.55μm的光纤激光相控阵光源在深空通信中的远场相对光强图,得到了通过改变阵元之间的相位控制扫描角度,阵元数目为2×2,波长为1.55μm,纤芯半径为10μm,阵元在间距80μm时,扫描角度为±0.9909°,发现了利用光纤激光相控阵光源在深空全光组网高速通信中具有动态角度可扫描优势。     

高功率全光纤中红外超连续谱激光源

报道了一个高功率全光纤结构的中红外超连续谱激光源,该光源由1.55μm纳秒脉冲掺铒光纤激光器、包层抽运掺铥光纤放大器以及单模ZBLAN光纤组成。首先利用单模光纤将1.55μm纳秒脉冲激光频移至2.0μm波段,然后利用掺铥光纤放大器对其进行功率放大,最后利用ZBLAN光纤使掺铥光纤放大器输出的光谱进一步向中红外长波长方向扩展。当掺铥光纤放大器输出功率为3.95W时,ZBLAN光纤产生了2.2W的中红外超连续谱激光输出,相应的光谱范围为1.9~3.75μm,10dB光谱带宽大于1600nm。此外,通过增加掺铥光纤放大器的平均输出功率,中红外超连续谱的输出功率得到了进一步提高,当耦合进单模ZBLAN光纤的平均功率为21W时,中红外超连续谱的平均输出功率达到了16.2W,相应的光谱范围为1.9~3.5μm。     

用于CO2激光传输的10.6μm波段空心布拉格光纤

空心布拉格光纤是具有一维光子晶体(1DPC)包层和空心芯区的新型光子带隙光纤。针对它在CO2激光传输中的应用,设计和制备了传输波段中心波长在10.6μm的空心布拉格光纤样品。利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)可以观察到光纤样品在10.6μm具有明显的透射峰。使用CO2激光,通过截断法测量得到光纤样品在10.6μm的传输损耗为2.35dB/m。测量了不同弯曲曲率下光纤样品的弯曲损耗,结果表明弯曲损耗系数随曲率的增大而线性增长。在接近光纤输出端处,弯曲半径为10cm的光纤90°弯曲引入的附加损耗约为2dB。实验结果论证了光纤样品的CO2激光低损耗传输特性,展现了空心布拉格光纤在提升CO2激光操作灵活性上的应用潜力。     

2～5μm全固态中红外高功率光纤激光源研究进展（特邀）

2～5μm中红外波段激光在科学研究、生物医疗、通信等众多领域中都有重要的应用价值,一直以来都是激光领域的研究热点。主要对目前国内外高功率2～5μm全固态中红外光纤激光源的发展现状进行了梳理,包括稀土离子掺杂的中红外光纤激光器、波长灵活可设计的拉曼光纤激光器和宽带超连续谱激光器,并对2～5μm全固态中红外光纤激光源的发展进行了展望。     

2μm 铥(Tm)激光器在生物医学中的应用

水分子对2μm波段的红外激光有很强的吸收,中心波长为2.0μm的连续铥（Tm）激光器非常适合应用在生物组织切割和疼痛神经刺激研究领域.这个波段的激光对皮肤组织的穿透深度浅,在普通石英光纤中有良好的传输特性,而且对人眼安全.介绍了中心波长为2μm的连续Tm激光器工作原理,分析了皮肤组织的光热数学模型;将2μm Tm激光器与传统的激光器进行对比,论述了其在外科手术临床、疼痛神经刺激研究领域的广阔前景.     

30dB高增益掺铒光纤放大器

由于1.536μm的掺铒光纤放大器具有高增益、低噪声和偏振不敏感等特性,因而对长距离高码速及大容量光纤通信极具吸引力. 本文采用内腔式532μm倍频YAG激光为泵浦源,其声光调Q频率为5～10kH_7,输出稳态功率大于35mV,掺铒单模石英光纤长度为25m,截止波长、数值孔径、芯径和1.536μm模斑直径分别为1.318μm、0.192、6.4/μm和7.3μm。掺铒浓度大约为40ppm,在532nm和1.536μm处的损耗分别为4.9dB和5.2dB。实验所用信号源是1.536μm InGaAsP/InP激光二极管,经过20×物镜,将其输出激光耦合入光纤,耦合效率达32％。532nm泵浦激光被逆向耦合入光纤,通过25×物镜聚焦,耦合效率大于80％。     

连续Nd:YAG单晶光纤激光器

最近我们研究了由Ar~+激光纵向泵浦的Nd:YAG光纤激光器,并获得了激光输出.514.5nm的Ar~+激光经一会聚透镜聚焦,由激光器一端输入.Nd:YAG单晶光纤,长10m,直径400μm.一端镀1.064μm及514.5nm的增透膜.另一端(输出端)镀R=95%的反射膜(对波长1.064μm).光学谐振腔由一块1.064μm的全反膜镜.和Nd:YAG光纤的一端组成.获得波长1.064μm的激光功率3mW,斜效率为2.5%.     

基于特种玻璃光纤的中红外拉曼激光器研究进展

高功率中红外光纤激光器在基础科学研究、大气通信、环境监测和国防安全等领域有着重要应用。拉曼光纤激光技术是实现中红外激光的一种重要手段,通过级联拉曼运转可在光纤透过窗口内输出任意波长激光。目前,以碲酸盐、氟化物或硫系玻璃光纤作为拉曼增益介质,研究者分别研制出工作波长为3.77μm的二级级联拉曼激光器和波长调谐范围覆盖2～4.3μm的中红外拉曼孤子光纤激光光源。最近,本研究组制备出一种具有高稳定性、高抗激光损伤阈值、大拉曼频移和高拉曼增益系数的氟碲酸盐玻璃光纤,并以其作为拉曼增益介质,先后实现了波长调谐范围覆盖1.96～2.82μm的中红外拉曼孤子激光以及～3μm处的"拉曼孤子雨",初步验证了该氟碲酸盐玻璃光纤在中红外拉曼光纤激光器方面的应用潜力。主要对国内外中红外拉曼光纤激光光源的研究进展进行了总结,介绍了碲酸盐、氟化物、硫系以及氟碲酸盐玻璃光纤材料的特点及相应的拉曼光纤激光器,并对发展趋势进行了展望。     

国产20/400μm规格有源光纤实现3kW激光输出

正光纤激光是继气体激光、化学激光和固体激光之后的新一代激光技术,具有体积小、电光转换效率高、寿命长、光束质量好、易维护等诸多优点。20/400纤芯直径为μm规格的有源光纤(即20μm、包层直径为400μm、数值孔径为0.06的Yb掺杂双包层大模场石英光纤)具有较大的模场面积,可有效抑制非线性效应,其较低的数值孔径与弯曲半径匹配,可     

专利

日本东京NEC公司的K.Kurata提出一种半导体激光器与光纤耦合的方法。用颗粒直径为8—20μm的磨料抛光光纤的端面。用光学方法使半导体激光器发出的光通过光纤端面近贴半导体激光器输出端与光纤芯耦合。光纤端面的平均粗糙度为0.04μm—0.06μm。(美国专利号:5668902)(No.67)     

全光纤结构被动锁模2μm掺铥光纤激光器

由于水分子在2μm波段有很强的中红外吸收峰,而掺铥光纤激光器可以发射2μm波长附近的激光,因此掺铥光纤激光器可广泛应用于生物医疗、国防工业等领域。北京工业大学高功率光纤激光课题组成功实现了高脉冲能量全光纤结构被动锁模的     

上海光机所掺铥双包层碲酸盐玻璃光纤获得2μm 1.12W激光输出

2010年7月,中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术研发中心胡丽丽研究员、张军杰研究员课题组承担的科技部863项目2007AA03Z441“2μm稀土掺杂激光玻璃光纤研制项目”工作取得突破性进展。该研究组利用自行研制的铥单掺双包层碲酸盐玻璃光纤,首次实现800nmLD泵浦下－2μm瓦级激光输出,输出功率达到1.12W,创造了目前碲酸盐玻璃光纤中－2μm激光输出的最高纪录。     

铒镱共掺光纤制备及其激光性能研究

铒镱(Er~(3+)/Yb~(3+))共掺光纤是实现波长为1.5μm激光的重要增益介质之一。但是石英基Er~(3+)/Yb~(3+)共掺光纤很容易产生波长为1μm的放大的自发辐射(ASE)光,不仅降低1.5μm激光的泵浦转换效率,而且是限制1.5μm激光功率提升的"瓶颈"。研究结果表明,提升纤芯磷的掺杂量,能够增大纤芯基质的最大声子能量,有利于抑制Yb~(3+)的ASE光和Er~(3+)→Yb~(3+)的反向能量传递,从而提高Er~(3+)/Yb~(3+)共掺光纤的泵浦转换效率。通过改良的化学气相沉积制备工艺可以减少磷元素在高温条件下的挥发,从而成功制备出高掺磷的10/130μm双包层Er~(3+)/Yb~(3+)共掺光纤。测试光纤后向的1μm ASE光谱随泵浦功率的变化,并且搭建两级激光测试平台,测得Er~(3+)/Yb~(3+)共掺光纤激光的斜率效率为35.5%。     

光纤耦合二极管激光模块

德国Dilas公司的COMPACT二极管激光器系列又新增了200W／200μm光纤耦合二极管激光模块。COMPACT系列二极管激光器是采用传导冷却的光纤耦合二极管激光器。200W／200μm光纤耦合二极管激光模块的输出波长为793—976nm,主要用于光纤激光器的泵浦。     

自研20μm/400μm掺镱光纤实现4 kW高品质激光输出

基于自主研制的20μm/400μm掺镱双包层光纤,搭建了主振荡功率放大器,开展了高功率光纤激光实验,实现了中心波长为1064 nm、最高功率为4 kW、斜率效率为81%、光束质量因子(M²)为1.39、拉曼抑制比大于30 dB的激光输出。据我们所知,该结果是已公开报道的基于国产20μm/400μm掺镱双包层光纤实现的最高品质激光输出。     

基于输出光纤为50μm的7×1光纤功率合束器实现大于14 kW的高光束质量光纤激光合成

正由于单路光纤激光器受非线性效应、热效应、模式不稳定等多种因素的影响,进一步提升其输出功率存在较大技术挑战。光纤功率合束器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。国防科技大学于2015年基于自研的、输出光纤为100μm和50μm的7×1光纤功率合束器分别实现了大于6kW的光纤激光合成输出,又于2016年基于自研的、输出光纤为100μm     

4.5 W中红外3.1 μm光纤气体激光器

在突破了高功率泵浦激光高效稳定耦合关键技术的基础上,利用～30 W的窄线宽1.5μm光纤激光放大器泵浦一段～8m长、充有300Pa乙炔的空芯光纤,实现了4.5 W的3.1μm波段中红外激光输出,这是目前中红外光纤气体激光器的最高输出功率,对应的光光转换效率(相对于泵浦源功率)约为14%。实验结果表明,光纤气体激光器具备输出高功率中红外激光的潜力。     

4.2W高功率2.8μm氟化物光纤脉冲放大器

正高功率、高能量中红外脉冲光纤激光源因其在生物医疗、材料加工、红外对抗等领域的重要应用前景,近年来受到国内外科研人员的广泛关注。2012年,日本京都大学Tokita等通过主动调Q方式使用掺铒氟化物光纤激光器输出了平均功率为12W的2.8μm脉冲激光;2015年,美国PolarOnyx公司Wan等利用类似方法实现了脉冲能量为201μJ的2.8μm脉冲激光,这是目前该波段光纤激光器的最高功率和能量水平。