6.7 kW全国产化窄线宽三包层光纤激光器

为了实现高功率光纤激光的窄线宽输出,研究了基于大模场三包层掺镱光纤（LMA-YTF）高功率窄线宽光纤激光的热效应和四波混频(FWM)效应。基于FWM效应模型,仿真分析了大模场三包层光纤(LMA-TCF)放大器光谱展宽的影响因素。建立了LMA-YTF的热分布模型,分析了大模场三包层光纤(LMA-YTF)中第二包层功率占比对光纤温度以及泵浦功率上限的影响,讨论了聚合物涂层导热系数和外部温度对光纤温度的影响,实验对比了不同反向合束器的泵浦功率上限,结果表明第二包层功率占比低的(6+1)×1合束器比(9+1)×1合束器拥有更高的泵浦功率上限。基于全国产化器件搭建了一台三包层光纤激光器,实现了输出功率6.7 kW、3 dB线宽为0.32 nm的激光输出。     

高光束质量保持的（6+1）×1泵浦/信号合束器研制

研制了一款输入输出均为50μm大芯径信号光纤的高泵浦光耦合效率、高光束质量保持的（6+1）×1反向泵浦/信号合束器。利用仿真软件分析了锥区长度、拉锥比例以及玻璃管折射率对泵浦光耦合效率的影响,纤芯轴向偏移量对信号光传输效率及光束质量的影响。合束器的制作中,使用半掺氟的薄壁玻璃管提高泵浦臂性能,泵浦耦合效率大于98.5%,无主动制冷情况下温升小于10℃/kW。采用包层腐蚀变径技术保证信号光纤在组束过程中纤芯不变形,并通过光束质量因子反馈对准熔接,实现了高光束质量保持的合束器的研制,光束质量退化比仅为3.4%。在合束器信号光纤尾端制作包层光滤除器并熔接端帽构成一体化器件,应用于单级主振荡功率放大结构的窄线宽激光系统中,实现了4.1 kW近单模输出,拉曼抑制比为40.5 dB。     

高功率、低损耗光纤合束器的制备与研究

提出了一种分步式制备端泵浦型光纤合束器的新方法.采用模具、热缩管、细丝对合束光纤进行规则合束与固定,合束后的输入光纤束在拉锥前无须扭转,可形成一整根光纤的形态,从而能够与商业切割刀、熔接机等设备兼容.采取此方法得到的71型光纤合束器的耐受功率大于1 400 W,泵浦耦合损耗低于0.1 dB.测试和分析了封装后合束器的温度分布,光纤聚合物层温升较大,其限制了合束器耐受功率的提升.     

中红外侧面泵浦合束器及全光纤超荧光光源的研制(特邀)

中红外超荧光光源具有光谱范围宽、空间相干性好、时域稳定性高等特点，应用前景广泛，但受限于中红外侧面泵浦合束器，目前普遍利用空间结构泵浦产生。文中根据拉锥光纤侧面耦合的原理，在125μm包层直径的无源双包层氟化物光纤上实现了中红外光纤侧面泵浦合束器的研制，该合束器泵浦光耦合效率达82.3%，可承受的最大泵浦功率达87.5 W。通过在中红外增益光纤上制得侧面泵浦合束器，实现了全光纤中红外超荧光光源产生，前后向输出的中红外超荧光最高功率和为91.09 mW(后向输出53.67 mW，前向输出37.42 mW)，输出光谱范围从2 702 nm覆盖至2 830 nm。在中红外超荧光总输出功率为33.03 mW时，获得了108 nm的最宽20 dB带宽。文中实现的中红外全光纤超荧光光源克服了以往空间泵浦复杂度高、调节难的问题，对推动中红外超荧光光源的进一步功率放大具有重要意义。     

高功率光纤激光器反向泵浦信号合束器信号光传输效率提升技术研究

在高功率光纤激光器反向泵浦信号合束器的制作过程中,经熔融拉锥后输出端的信号光纤纤芯变细,在与输入端信号光纤熔接时产生模场失配问题,造成反向泵浦信号合束器的信号光传输效率降低。针对这一问题,文中搭建了信号光纤熔接的芯径失配功率损耗模型,简析了光纤熔接时芯径失配与信号光功率损耗的关系。设计了一套泵浦信号反向合束器信号光功率损耗测试系统。提出了一种通过优化反向合束器信号光纤参数,提升反向泵浦信号合束器的信号光功率传输效率的方法,并通过预拉锥工艺,制作出一支25/400 （6+1）×1反向合束器,经测试,信号光传输效率优于98%,实验室使用该反向合束器搭建了一台MOPA结构光纤激光放大器,实现了3 kW稳定输出。     

光纤合束器的研制与应用

光纤合束器是一种先进的将泵浦光耦合进双包层光纤的器件.介绍了这种器件的结构和优点,以及它在大功率光纤激光器和光纤放大器中的应用,并对它的研制过程进行了探讨.     

国产高功率光纤泵浦合束器特性研究

在全光纤结构光纤激光器/放大器中,泵浦合束器的功率特性直接影响激光器/放大器最终输出功率。依据合束器的基本结构,分析了合束器的损耗来源,研究了不同情况下某系列国产合束器的功率和温度特性。指出了泵浦损耗、泵浦回光、环境温度以及泵光亮度等因素对合束器工作温度的影响。对某国产新型高功率合束器进行测试,测试结果表明,单臂可输入功率大于100W,有望支撑全国产千瓦量级高功率光纤激光器,相关研究结果为合束器的设计和热管理提供了参考。     

高功率全光纤(2+1)×1侧面抽运合束器的研制

基于拉锥-熔合法研制了一种高功率全光纤(2+1)×1侧面抽运合束器。利用仿真软件建立理论模型,计算了合束器耦合效率,并制备出这种侧面抽运合束器。经测试,该合束器在抽运功率为600 W时,两抽运臂的耦合效率分别为98.2%和96.3%,信号光插入损耗约为0.11dB。利用该合束器搭建了千瓦级光纤激光放大器,双向抽运光功率达到1.8kW时,在1080nm处获得的激光输出功率为1.426kW。     

高光束质量3×1光纤功率合束器的研制

在基于光纤功率合束器的高功率合成方案中，合成后激光保持好的光束质量是当前激光领域亟待解决的问题之一。实现了一种高光束质量光纤功率合束器的研制。首先，利用仿真软件建立3×1光纤功率合束器模型，对影响功率合束器光束质量和传输效率的因素进行了仿真，得到了制作合束器最佳参数的理论值；其次，基于光纤包层腐蚀技术，根据仿真结果利用熔融拉锥光纤束技术研制了一种输出光纤为50/400 μm （NA=0.12）的高光束质量3×1光纤功率合束器；最后，利用三台3 kW的光纤激光器对其进行了测试，在总输入功率为8.95 kW的情况下，合束后输出功率为8.62 kW，整体传输效率大于96%，光束质量M2=4.035。     

1080nm,80W连续光纤激光器的小型化

为了得到1080 nm的小型化、高功率、连续型光纤激光器,以915 nm的半导体激光二极管(LD)作为泵浦源,由2个光纤光栅构成谐振腔;以12m掺镱双包层光纤作为增益介质,结合合束器、剥模器、准直器等光纤器件搭建了全光纤结构的激光器系统.当泵浦功率达到118 W时,实验得到了功率为80 W、光光转换效率为68％的连续且稳定的激光输出.将激光器系统组装到自行设计的紧凑型长方体铝制外壳内,光纤激光器总重量小于1.8 kg,体积为200 mm×160 mmx40 mm,能够稳定工作在-40～50℃环境下.     

掺镱双包层光纤激光器及其在激光加工中的应用

掺镱双包层光纤激光器是国际上近年来发展的一种新型固体激光器,它具有光束质量好、体积紧凑、效率高等优点。在简要介绍高功率掺镱双包层光纤激光器的原理特点以及发展现状的基础上,讨论了它在激光加工中的应用。     

国外光纤激光器研究进展

介绍了典型光纤激光器的工作原理及光纤激光器具有的模式好,体积小,免冷却等一系列其他激光器无法比拟的优势,受到了来自通信、军事技术、工业加工、医疗和光信息等应用领域的高度关注,论述了国外在连续光纤激光器、脉冲光纤激光器等方面研究现状,最后总结了光纤激光器产业化的趋势。     

光纤激光器综述

After a half century of development, fiber laser has evolved from a concept to a great family penetrating into various fields of applications. This paper reviews the history and current development of fiber lasers, with topics covering both continuous wave and short pulse fiber lasers. Important issues such as the major rare earth dopants, fiber laser brightness, polarization effects, clad pumping technology, beam combination, mode locking and pulse shaping are discussed in this paper.     

光纤光栅激光器

概述了光纤光栅激光器的特点及其作为光通信系统中的光源所具有的优点。综述了单波长、多波长光纤光栅激光器的发展情况,并阐述了光纤光栅激光器的应用前景。     

相干组束光纤激光干涉图样分布研究

为了研究两相干组束光纤激光的干涉图样的分布特征,采用数值计算和实验相结合的方法,对干涉图样进行了理论分析和实验验证,取得了在不同光束间距及不同傅里叶透镜焦距下的干涉图样分布图。干涉图样的条纹分布和条纹可见度主要受到激光光束间距、傅里叶变换透镜焦距以及光束束腰半径等参量的影响。随着光束间距的增大,干涉条纹间距减小,条纹数目增多,条纹可见度减小;傅里叶变换透镜焦距增大时,干涉条纹数目没有明显变化,条纹间距略有增加,条纹可见度增大。这一结果对相关实验工作将有一定帮助。     

2μm高功率掺铥光纤激光器研究进展及其应用

2μm掺铥光纤(TDF)激光器在遥感、激光雷达、探测、医疗、光学参量振荡等方面有着重要的应用,近年来得到了快速的发展,目前已实现千瓦级的激光输出。主要介绍了掺铥光纤激光器的基本原理,以及近年来国内外的研究进展与应用。最后对掺铥光纤激光器的发展进行展望。     

高功率光纤激光器及其应用

掺镱双包层光纤激光器是国际上近年来发展的一种新型固体激光器,它具有光束质量好、体积紧凑、效率高等优点.介绍了高功率掺镱双包层光纤激光器的原理特点、发展现状及其应用前景.可以预计这种新型激光器必将逐步取代传统激光器.     

基于随机光栅的可调谐随机光纤激光器

提出一种基于随机光栅与高反射布拉格光栅(FBG)相结合的可调谐随机光纤激光器。利用980nm泵浦光源泵浦一段7m长的掺铒光纤(EDF)进行增益放大,由随机光栅提供随机反馈。随机光栅长7cm,具有约10000个折射率修改点,这些点由飞秒激光逐点写入,并沿光纤方向随机分布,两点相邻间隔小于10μm。同时,利用中心波长为1548nm的高反射FBG来组成半开放腔结构,实现了随机激光的输出。实验测得的泵浦阈值功率仅为18mW,斜率效率高达13.2%,并通过改变FBG的中心波长,实现了输出激光波长的可调谐,调谐范围为4.45nm(1548.04~1552.49nm)。得益于半开放式激光腔的设计和EDF的高增益,整个系统具有阈值低、效率高、结构简单等优点。     

Development of Fiber Lasers and Their Applications

1 Introduction Fiber lasers have been developed for more than forty years since Snitzer!s proposal and the demonstration of Nd- doped fiber in 1961 [1]. But fiber lasers have not been attracted considerable attention until the develop- ment of the low- loss fiber fabrication technology and the high power semiconductor laser technology recently. Actually,it is the application and development of fiber communication technology that has promoted the rapid development of fiber laser. Fiber laser, …     

高功率光子晶体光纤激光器研究进展

光子晶体光纤的出现,为高功率光纤激光器的关键技术-大模区光纤的实现提供了新途径。基于铒镱共掺磷酸盐材料的包层掺杂新结构出现,为实现更加紧凑的光纤激光器提供了可能。常规高功率光纤激光器中的抽运技术,谐振腔技术和相干组束技术也在不断融入高功率光子晶体光纤激光器。高功率光子晶体光纤激光器的调Q和锁模输出也已经实现。