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。     

1053 nm掺Yb3+双包层光纤放大器脉冲放大特性研究

从掺Yb^3＋光纤放大器（YDFA）的功率传输方程出发，采用有限差分法对掺Yb^3＋双包层光纤放大器在1053nm的脉冲放大特性进行数值分析。模拟计算了在977nm前向抽运下，光纤放大器中的上能级粒子数，抽运光和放大自发辐射（ASE）在光纤中的稳态分布。分析了掺Yb^3＋双包层光纤放大器的单脉冲波形畸变以及控制输入脉冲形状来产生需要的超高斯输出脉冲形状。讨论了最佳长度以及抽运方式差别等问题。     

超短脉冲掺Yb3 光纤激光器的多脉冲运转

报道了一种由偏振敏感的光隔离器(ISO)和偏振控制器(PC)构成的掺Yb3 光纤超短脉冲环形激光器,其在没有进行色散补偿的情况下,通过调节PC的方向,实现了稳定的锁模多脉冲运转.在偏振状态一定的情况下,随着抽运源功率的增加,光纤激光器输出经历单脉冲到多脉冲的改变,通过改变PC和抽运源的抽运电流,可实现不同的多脉冲输出.分析表明,多脉冲的产生主要是可饱和吸收体的过驱动引起的.     

掺Yb3+双包层光纤激光器的自脉冲行为分析

为了对掺Yb3+双包层光纤激光器的自脉冲行为进行系统的理论研究,采用数值模拟方法,对光子数密度和反转粒子数密度随时间及抽运功率的变化、阻尼系数与后腔镜的反射率和掺杂粒子浓度的关系,以及光纤本身固有振荡频率随后腔镜反射率的变化进行了理论分析.结果表明,随抽运功率的增加,振荡频率增加,振幅度减小;降低输出端的反馈和粒子的浓度可以抑制自脉冲现象.另外提出了抑制光纤激光器自脉冲的措施,为设计掺Yb3+双包层光纤激光器提供了理论依据.     

掺Yb3+光纤激光器及放大器

介绍掺Ｙｂ＾３＋光纤激光器及放大器的原理、研究进展及发展潜力,并对掺Ｙｂ＾３＋光纤的超短脉冲激光及其放大技术做一介绍。文中还介绍了我们研制的掺Ｙｂ＾３＋石英单模光纤     

激光二极管抽运超短长度Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃光纤激光器

Er^3＋／Yb^3＋共掺磷酸盐玻璃光纤具有很高的增益，单位长度增益已有报道可达5dB／cm。以此为介质的光纤放大器和激光器在光子集成、光通信等领域中具有很好的应用前景。目前国外已有用激光二极管（LD）抽运超短长度Er^3＋／Yb^3＋共掺磷酸盐玻璃光纤实现1．54μm激光输出的报道。     

掺Yb3+双包层光纤激光器的多波长输出

双包层光纤激光器不再要求抽运光是单模激光，而且基本上在沿光纤整个长度上抽运，从而大幅度地提高了激光转换效率。给出了一种由半导体激光器(LD)抽运的掺Yb^3 双包层光纤激光器，利用976nm的抽运光，对双包层光纤进行端抽运，光纤后端与双色镜构成Fabry—Perot干涉仪兼作反馈腔镜，得到波长为1085nm，1090nm，1095nm和1100nm的激光输出．每个波长激光的线宽为0．33nm，输出总激光功率为1．2W，信噪比超过20dB,斜率效率为52％。     

全光纤高功率Er/Yb共掺双包层光纤放大器

结合Er/Yb共掺双包层光纤(EYDCF)和丰振荡功率放大(MOPA)技术,采用高功率多模抽运方式设计和实验研究了全光纤化两级放大器.分析了放大器的各种性能参数;1550 nm连续光放大得到最大斜率效率为29%,最大输出功率1.52 W,功率稳定度0.4%;2 kHz脉冲放大时得到最大输出功率1.1 W,功率稳定度0.45%,最大斜率效率25%.并从放大后光谱和时域波形分析了导致脉冲放大时斜率效率和功率转换效率较低的主要原因为Yb3+离子波段放大自发辐射(ASE)的出现和Er离子波段ASE的过多积累.在高功率放大时,增益随输入信号功率增大迅速下降;同时结合抽运光频谱随驱动电流变化分析了其对放大器性能的影响.     

双包层光纤放大器获得133 W高平均功率脉冲激光输出

双包层光纤激光器是国际上新近发展的一种高功率激光器件，由于其具有光束质量好、效率高、易于散热和易于实现高功率等特点，发展十分迅速，已成为高精度激光加工、激光雷达系统等领域中相干光源的重要候选者，在军事和航天上也有着广泛的应用。     

国产掺镱双包层光纤激光器的研究

高功率光纤激光器在定向能领域有着重要的应用.为了研究双包层光纤激光器的输出特性,采用数值模拟和实验研究的方法,进行了理论分析和实验验证.用国产大芯径掺镱光纤搭建了双包层光纤激光器,获得了1092nm的激光输出,功率为1.6W.结果表明,光纤最佳长度与后腔镜和抽运功率有很大关系,通过优化设计后腔镜,选取最佳后腔镜信号光反射率R2,可获得最大激光功率输出,提高激光器效率,获得特定的稳定的纵模输出,优化系统的性能.     

同步抽运锁模的掺镱光纤激光器

同步抽运锁模是一种调制增益的锁模技术，就是调节抽运光的调制频率使之等于激光器纵模间隔的整数倍。通过对抽运光源半导体激光器的驱动电流进行正弦调制，实现了掺镱光纤激光器(YDFL)的同步抽运锁模。通过调整抽运激光器的调制频率，在相应于二次谐波锁模，4阶有理数谐波锁模条件下分别得到了较窄的脉冲输出。对重复频率625kHz的二次谐波锁模脉冲序列，脉冲宽度小于20ns，约为抽运光宽度的1／40；平均输出功率2．34mw，能量转换效率约为5％。     

掺镱双包层光纤激光器的自脉冲分析

利用速率方程对掺Yb3＋双包层光纤激光器的自脉冲行为进行了系统的理论研究,给出了光子数密度扰动时变关系式。数值模拟了光子数密度随时问及泵浦功率的变化;阻尼系数与后腔镜的反射率和掺杂粒子浓度的关系;以及光纤本身固有振荡频率随后腔镜反射率的变化。结果发现,增加输出端的反馈和粒子的浓度可以抑制自脉冲现象。当后腔镜的反射率大于0．7时,可以抑制光纤本身固有的振荡,并提出抑制光纤激光器自脉冲的措施。为设计掺Yb3＋双包层光纤激光器提供了理论依据。     

高功率掺镱光纤激光器输出特性的实验研究

对连续波高功率掺镱光纤激光器(YDFL)的输出特性及影响因素进行了实验研究。结果表明,双色镜相对于光纤轴向的倾斜角对激光器阈值和输出功率有影响,当双色镜偏离光纤轴向垂直方向时,激光器阈值增大、输出功率降低;当偏离角度小于±2°时,该倾斜角对激光器阈值和输出功率的影响较小。增益光纤有效长度也影响激光器的阈值和输出功率,并决定激光器自由振荡波长,增加掺杂光纤有效增益长度,激光振荡波长向长波长方向移动。     

掺镱光纤激光器粒子数空间分布研究

针对基于重叠因子模型的速率方程不能分析粒子数空间分布的情况,依据双包层掺Yb3＋光纤激光器中,内包层光强近似于均匀分布、而纤芯中光场近似于高斯分布的特点,建立了基于光强分布的速率方程。依据该方程,分析了正向、反向和双向泵浦方式下,Yb3＋上能级粒子数的空间分布。结果表明：沿光纤轴向,不同的泵浦方式导致上能级粒子数呈现不同的分布特征;而沿光纤径向,无论采用何种泵浦方式,上能级粒子数都呈现中间低、两端高的抛物线分布结构。     

宽带可调谐掺Yb3 光纤环形腔激光器

讨论了利用腔内偏振控制器(PC)在掺Yb^3 光纤激光器中实现连续可调谐激光输出的机理,采用976nm半导体激光器(LD)作为抽运源,高掺杂浓度掺Yb^3 光纤作为增益介质,调整腔内PC,得到连续调谐宽度达20nm(1030～1050nm)、线宽小于0．2nm的输出光脉冲,激光阈值为40mw。在输入功率为110mw、输出耦合比为90：10时,最大输出功率为6．5mw,斜率效率为10％。与其他结构光纤激光器相比,这种全光纤结构具有更高的效率和更好的稳定性,且在整个调谐宽度范围内,激光输出功率具有很好的平坦度。     

基于双包层光纤光栅的掺镱双包层光纤激光器

通过求解速率方程,得到了掺镱双包层光纤激光器输出光功率和泵浦阈值功率表达式,分析了腔镜反射率、光纤长度对激光器阈值功率和输出激光功率的影响.采用相位掩模法在双包层光纤上直接写入光纤布拉格光栅,以此作为光纤激光器后腔镜,研制了稳定输出的掺镱双包层光纤激光器.试验得到了波长1 083.25 nm,线宽0.112 nm,最高输出功率1.07 W的稳定激光输出,泵浦阈值173 mW.     

1.05μm被动锁模掺Yb3+光纤环形激光器

利用非线性偏振旋转效应实现了掺YB3 光纤环形腔激光器的被动锁模.锁模脉冲的中心波长为1.05/μm,重复频率为22.22 MHz,光谱带宽为27.066 nm.被动锁模脉冲经掺Yb3 单模光纤放大器放大,再由单光栅脉冲压缩器进行色散补偿,最终获得了脉宽为120 fs,平均功率为12.5 mW,能量达0.56 nJ的稳定激光脉冲.最后分析了输出光脉冲的稳定性.