全光纤化高功率线偏振掺镱脉冲光纤激光器

建立了双包层调Q光纤激光器的速率方程,并利用一个全光纤化的声光调Q光纤激光器作为种子源,双包层掺镱保偏光纤作为增益介质,研制了一个全光纤化的高功率线偏振掺镱脉冲光纤激光器。在泵浦功率38.4 W,偏振种子激光功率0.6 W,重复频率40 kHz,脉冲宽度为30 ns时,获得了偏振激光输出29.8 W,偏振消光比大于10 dB。在高功率输出时,激光光束质量因子（M2）达到了1.32。     

单端光纤耦合的声光调Q全光纤化光纤激光器

实现了一种单端光纤耦合的高重复频率、窄脉冲、窄线宽及高效率的主动声光调Q全光纤脉冲光纤激光器。该光纤激光器基于光纤光栅与平面镜组合而成的线性法布里-珀罗(F-P)腔结构,采用激光二极管与(2+1)×1抽运耦合器形成后向抽运,并利用单端光纤耦合声光调制器(AOM)实现了全光纤化结构的脉冲掺镱双包层光纤激光器。调Q声光开关工作在一级方向,反向输出调Q脉冲,重复频率20～100kHz可调。在重复频率50kHz、抽运功率5.7W下系统获得了输出激光功率2.64W、单脉冲能量528μJ、脉宽56ns、峰值功率943W的稳定的高效率、窄线宽的窄脉冲,中心波长在1080nm左右,线宽为0.06nm,光-光转换效率高达46%。     

掺镱包层光纤激光器的全光纤调Q技术

从理论和实验两方面对掺镱包层全光纤调Q激光器进行了研究.建立了相应的理论模型,根据调Q光纤激光器的速率方程理论,用基于"能量利用率与初始反转粒子数关系"求解剩余反转粒子数的新方法,得出了调Q光纤激光器的初始参数诸如抽运功率、纤芯直径、光纤长度、输出透过率等影响脉冲宽度和脉冲能量的规律,进一步明确了压缩脉冲宽度和提高脉冲能量的方法;优化了相关参数,为同类调Q光纤激光器的设计提供参考.实验用半导体激光器(LD)作为抽运源,增益光纤为D形双包层掺镱光纤.谐振腔高反端串接一个带尾纤的声光Q开关,实现了重复频率在10 Hz~100 kHz范围内可调声光调Q掺镱全光纤激光器的实验运转;在重复频率500 Hz时,脉冲宽度为3μs,脉冲能量达到2.94 mJ.     

高稳定性的全光纤化调Q脉冲光纤激光器研究

搭建了一台高稳定性的全光纤调Q脉冲光纤激光器,采用光纤光栅和国产掺镱双包层光纤构成的线性F-P腔结构,以带尾纤的声光调制器(AOM)作为Q开关,并用915 nm波长的多模半导体激光器进行端面泵浦,实现了中心波长1064 nm,平均功率1.4 W的稳定脉冲激光输出。在重复频率20 kHz的条件下,以该调Q激光器作为种子源,经过一级功率放大,最终获得了平均输出功率10.68 W,脉冲宽度120 ns的激光输出,相应的脉冲能量为0.5 mJ,峰值功率为4.45 kW。并且该激光器在8 h内的功率不稳定性为1.1%。     

主动调Q全光纤激光器的发展评述

调Q全光纤激光器相比非全光纤激光器具有效率高、结构紧凑和携带方便等潜在优点,并且主动Q开关的重复频率稳定、易于控制,所以全光纤化和主动Q开关的完美结合将引发调Q光纤激光器质的飞跃。在调Q全光纤激光器的发展历程中,布喇格光栅的出现是调Q全光纤激光器发展的重要一步,Q开关的光纤化更是关键的环节。目前,已光纤化的主被动Q开关均很常见,但主动光纤型Q开关技术并不成熟,或许将传统工艺上比较成熟的声光或电光Q开关光纤化是解决该问题的可行途径。     

基于受激布里渊散射的调Q光纤激光器研究

为了获得窄脉宽和高功率的光纤激光脉冲,对基于受激布里渊散射的脉冲抽运调Q光纤激光器进行了实验研究.设计了布喇格光纤光栅、掺Yb3+双包层光纤和单模光纤作为线性谐振腔.采用锥形光纤连接抽运模块与掺Yb3+双包层光纤实现了光纤激光器的全光纤化结构.通过脉冲抽运方式,利用光纤中的非线性效应——背向受激布里渊散射对激光进行混合调Q,得到了纳秒量级的脉冲输出,其脉宽为400ns,平均功率2.5W,重复频率15kHz.结果表明,通过脉冲抽运方式,利用光纤中的受激布里渊散射能够有效地压缩输出脉冲的线宽,实现高功率输出.     

纳秒脉冲掺镱全光纤激光器研究进展

掺镱全光纤纳秒脉冲激光器发展迅猛,已经为诸多领域开辟了新的道路,特别是高平均功率、大脉冲能量的纳秒脉冲光纤激光器在激光清洗等领域得到了广泛应用。多路光纤激光合束是实现高平均功率、大脉冲能量激光输出的主要手段,其结构复杂程度取决于单模块激光器的输出特性,提升单模块纳秒脉冲全光纤激光器输出特性对于激光清洗等领域具有重要意义。文中总结了单模块掺镱全光纤纳秒脉冲激光器的研究进展,分析了当前限制其功率和能量进一步提升的主要因素。首先,从主动调Q、被动调Q以及增益开关技术三个层面回顾了纳秒脉冲掺镱全光纤振荡器的研究进展;其次,从大脉冲能量、高平均功率、两者协同发展三个指标层面总结了纳秒脉冲掺镱全光纤放大器的研究现状;最后,从限制高指标掺镱全光纤激光器输出特性的因素出发,展望了其在未来功率和能量提升上的发展趋势。     

受激光布里渊散射结合脉冲泵浦的可调谐调Q光纤激光器

介绍了一种受激布里渊散射(SBS)结合脉冲泵浦的全光纤调Q激光器,获得重复频率可调谐的亚10 ns高功率脉冲.利用瑞利散射(RS)和SBS共同作用自调Q机制,采用光纤干涉环结构与强泵浦抽运,可获得稳定的亚10 ns高功率调Q光脉冲.以脉冲泵浦控制调Q光脉冲产生的重复频率,实现调Q光脉冲输出重复频率的可调谐.实验结果表明:使用3 m高增益掺Er3+光纤,在两只975 nm半导体激光器强泵浦抽运下,可获得脉宽6 ns、峰值功率大于340 W、重复频率0～5 kHz的调Q光脉冲输出.该调Q光纤激光器具有全光纤结构、输出脉冲窄、峰值功率高、重复频率可调谐的特点,可用于分布式光纤传感系统与种子光源.     

光纤饱和吸收体掺镱全光纤化激光器

报道了一种基于光纤饱和吸收体的掺镱全光纤调Q激光器,为了获得较高峰值功率较窄脉宽的激光脉冲输出,利用掺镱光纤的可饱和吸收效应,以20/130 μm规格的大模场双包层掺镱光纤作为增益光纤,以10/130 μm规格的单模双包层掺镱光纤作为可饱和吸收体来实现被动调Q。该激光器采用全光纤化的结构,结构紧凑,以较低的成本获得了较为高效的脉冲输出。最终获得了平均功率最高为3 W,直线效率约为30%,重复频率为10~100 kHz可调,脉宽最窄为344 ns,光谱宽度为0.05 nm、中心波长为1 064 nm的激光输出。     

高重频风冷声光调Q光纤激光器实验研究

为了实现功率稳定的风冷高重频脉冲光纤激光器,采用主振荡功率放大结构,对声光调Q的全光纤激光器进行了研究.振荡级采用声光调Q方案,以光纤光栅对为激光器腔镜,915nm激光二极管连续抽运,得到了中心波长1064nm、重复频率10kHz到130kHz可调的激光脉冲输出.采用两级大模场双包层光纤放大,实现了平均功率101W、脉冲宽度328.1ns、3dB光谱宽度0.6nm的激光输出.第二放大级光光转换效率69%,激光器总光光转换效率达62.7%.分析了声光调Q产生的宽种子光脉冲经放大后发生波形畸变的原因.结果表明,采用915nm抽运波长提高了激光器输出激光功率稳定性,在风冷的情况下输出功率长期稳定性优于2%.     

掺Yb3+全光纤环形腔主动调Q光纤激光器

报道了用976 nm激光二极管(LD)抽运掺Yb~(3 )增益光纤,用光纤耦合的声光调制器(AOM)实现全光纤环形腔主动调Q激光输出的实验研究。激光器的调制频率在200 Hz～60.9 kHz之间调节时获得稳定的调Q脉冲输出。当抽运光功率为183 mW,调制频率为500.2 Hz时,获得输出峰值功率为2.7 W,脉冲宽度为53.2 ns,单脉冲能量为145.5 nJ的激光脉冲,激光器的输出波长为1030 nm。当Q开关关闭时间较短时,从实验中观察到高低脉冲间隔输出的情况,利用调Q原理给出了相应解释。从实验和理论上分析了调制频率和抽运功率对激光器输出脉冲的影响,并进行了相应的计算,计算值和实验结果符合得较好。     

提高声光调Q光纤激光器输出功率的关键因素分析

声光调Q光纤激光器具有所需驱动调制电压很低,容易实现对连续激光调Q获得高重复频率脉冲输出的特点。介绍了声光调Q光纤激光器的原理,并对影响它性能的几个重要因素如自发辐射的放大、泵浦功率和速率、光纤的选择、声光Q开关的重复频率等主要因素做理论分析,提出了优化这些因素的方法。     

全光纤对接损耗调Q激光器

激光器调Q技术是产生高峰值功率、窄脉冲的最有效方法之一。提出并初步验证了全光纤对接损耗调Q方法,分析了调Q原理以及影响因素,实现调Q脉冲的输出。激光腔内加入两段光纤,两段光纤间相互靠近的一端紧密对接,其中一段粘结在压电陶瓷(PZT)上。通过外部电压变化驱动压电陶瓷,使两光纤端面间出现轴向间隙、径向错位或旋转夹角,改变两段光纤之间的耦合连接损耗,进而调节激光腔的损耗,输出调Q脉冲。采用径向错位方式,可以有效改变光纤之间的耦合连接损耗,重复频率可达10 kHz。该方法实现简单,成本低廉,通过外部条件控制,可进一步提高输出脉冲的稳定性。     

提高声光调Q光纤激光器输出功率的关键因素分析

声光调Q光纤激光器具有所需驱动调制电压很低，容易实现对连续激光调Q获得高重复频率脉冲输出的特点。介绍丁声光调Q光纤激光器的原理，并对影响它性能的几个重要因素如自发辐射的放大、泵浦功率和速率、光纤的选择、声光Q开关的重复频率等主要因素做理论分析，提出了优化这些因素的方法。     

基于MOPA结构的高功率线偏振脉冲Yb光纤激光器

介绍了基于Nd3+:GdVO_4声光调Q激光器种子源和大直径Yb双包层保偏光纤作为放大介质的高功率线偏振脉冲光纤激光器.一个工作波长为808 nm的半导体激光器端面泵浦的、声光调Q的Nd3+:GdVO_4激光器输出重频在20～50 kHz、平均功率约3 w的高光束质量的1063 nm波长的激光,经过光学耦合系统和光学隔离器进入大直径Yb双包层保偏光纤作为光纤放大器的种子源,在波长为975 nm的半导体激光器泵浦下,光纤放大器获得了近衍射极限的、平均功率超过20 w、偏振抑制比超过14 dB的高功率线偏振脉冲激光输出.     

Cr~(4+)∶YAG-Nd~(3+)∶YAG复合型单晶光纤及其被动调Q激光器

研究了被动调Q激光器选用激光加热基座法(LHPG)生长的Cr4+∶YAGNd3+∶YAG一体化复合型单晶光纤。初步实验结果表明该单晶光纤完全满足全固化被动调Q激光器的要求。对配置两种不同结构输出镜时分别对应的输出光束的特性进行了观测。已实现了脉宽9ns,最大平均输出功率达19mW,频率为10kHz的调Q激光。     

Cr4+:YAG-Nd3+:YAG复合型单晶光纤及其被动调Q激光器

研究了被动调Q激光器选用激光加热基座法(LHPG)生长的Cr^4 ：YAG-Nd^3 ：YAG一体化复合型单晶光纤。初步实验结果表明该单晶光纤完全满足全固化被动调Q激光器的要求。对配置两种不同结构输出镜时分别对应的输出光束的特性进行了观测。已实现了脉宽9ns，最大平均输出功率达19mW，频率为10kH2的调Q激光。     

基于Mach—Zehnder干涉仪的可调谐全光纤调Q激光器

在光纤激光器的环形腔中插入光纤mach-Zehnder干涉仪（MZT），实现了可调谐全光纤调Q激光器，得到了重复频率在1khz-10khz范围内的调Q 脉冲输出。对重复频率为6.098khz的调Q脉冲序列，半宽度为3μs,占空比为1：55，平均输出功率为1.5mw，脉冲峰值功率为164mW。     

脉冲泵浦调Q光纤激光器的优化设计

从光纤激光器的速率方程出发,通过MATLAB编程对光纤激光器的瞬态特性及脉冲泵浦调Q光纤激光器的输出特性进行了数值模拟和优化设计.结果表明,通过脉冲泵浦使输出脉冲宽度被压窄,随着泵浦脉冲宽度和功率的增加,产生稳定激光的时间延长,而且伴随有次脉冲产生.     

基于PLZT开关的全光纤单模调Q掺Yb3+光纤激光器

PLZT电光陶瓷具有良好的透明性、高电光系数等特性,用来实现全光纤调Q开关具有很大的优势.分析了PLZT全光纤调Q开关的原理,测量了调Q开关的时间波形,研究了基于PLZT开关的全光纤单模环形调Q掺Yb3 光纤激光器.抽运光功率为180 mW,莆复频率为1 kHz时,得到峰值功率25.6 W,脉冲宽度80 ns,光谱宽度1 nm,脉冲能量2.0 μJ的调Q脉冲.此外,分别研究了抽运功率和重复频率对脉冲峰值功率和脉冲宽度的影响,结果表明,同一重复频率情形下,随着抽运功率的升高,峰值功率增大,脉冲宽度降低;同一抽运功率水平下,随着重复频率的增大,脉冲的峰值功率减小,脉冲宽度增大.