高功率光纤激光器涂覆层切口热效应的研究

随着光纤激光器迅速发展,单根光纤导光功率的提高对光纤之间的熔接也提出了更高的要求。在光纤的熔接处理中,涂覆层切口处边界条件的变化导致光波泄漏,这种损耗会成为高功率光纤激光器热效应问题的一个因素。本文根据光波传导方向的先后将涂覆层切口分为前切口和后切口。首先理论研究了两种切口处的光模场分布,并分析了引起切口热效应的主要原因:前切口发热原因主要有波导结构突变导致模场不匹配引起损耗和涂覆层光波泄漏引起的损耗,因此切口形状有较大影响;后切口处损耗则是因为耦合损耗引起。其次,实验研究了几种涂层形状在前切口和后切口的发热特征和温度差异,绘制了前切口不同形状引起的漏光和后切口温度与涂覆层剥离长度的关系曲线。     

均匀光纤光栅内部前向波与后向波动态特性研究

研究了前向波与后向波在均匀光纤光栅内的动态特性。结果表明:前、后向波的振幅 呈正弦震荡且震荡步调一致,极大值个数与波长阶数相同,极大值大小亦与波长阶数有关,而与在光栅中的位置无关,极大值周期分布于整个光栅长度;后向波振幅极小值为零。     

高功率光纤激光器中自相位调制的实验研究

利用主振荡功率放大(MOPA)结构高功率皮秒脉冲全光纤激光器,对高功率皮秒脉冲放大器中自相位调制(SPM)效应进行了实验研究。激光器种子源是自行搭建的半导体可饱和吸收镜(SESAM)被动锁模光纤激光器。为了抑制非线性效应,使用一个自制重频倍增器把种子脉冲的重频增加到328 MHz 后再放大。放大器部分采用三级放大结构,最终获得了中心波长为1 066.5 nm,3 dB 光谱线宽约为2.5 nm,平均功率为91W 的稳定皮秒脉冲激光输出。实验对光脉冲在放大的过程中自相位调制引起的光谱变化进行了研究。对激光器输出光谱的分析表明,随着功率的增大,高功率光纤激光器中自相位调制效应受到入射脉冲的初始啁啾和脉冲形状的影响程度也随着变大,与此同时还受到自陡峭效应的影响。     

全光纤结构锁模脉冲光纤放大器

随着光纤技术的不断发展,光纤激光器以其体积小、结构紧凑、高效率、光束质量好、高稳定性等优点逐渐受到重视。近些年,具有高峰值功率、高重复频率和高单脉冲能量的脉冲光纤激光器越来越成为研究和应用领域的热点。利用自行搭建的环形腔光纤激光器,获得了稳定的自启动锁模脉冲种子源,以掺Yb双包层光纤为增益介质,采用包层泵浦的方式和主振荡功率放大结构(MOPA),通过两级放大,使平均功率为70 mW的信号光得到25.2 dB的增益,获得了平均功率23.07 W,中心波长1 064 nm、重复频率41.3 MHz,脉冲宽度50 ps,单脉冲能量0.56μJ,峰值功率11.2 kW的锁模脉冲激光,光光转换效率为42.4%,实现了全光纤结构的锁模脉冲放大器。     

吉赫兹高功率全光纤超连续谱激光光源

<正>超连续谱光源是一种特殊的光源,具有光谱宽、亮度高、空间相干性好等特点,在照明、通信、医学、军事等诸多领域具有广泛的应用前景。近几年,在突破了超短脉冲抽运源、抽运光耦合、普通光纤与光子晶体光纤低损耗熔接、高功率光纤激光器热管理等一系列关键技术难题之后,高功率超短脉冲光纤激光超连续谱研究进展显著。评价超连续谱指标参数除了功率、光谱宽度之外,还有一个参数——平坦度,平坦度从某种意义上说是描述超连续谱谱宽范     

光栅致双折射引起偏振相关损耗的理论分析

应用耦合模理论,给出均匀布拉格光纤光栅在考虑光栅致双折射时的透射与反射系数的解析式,按照测量偏振相关损耗(PDL)的确定性与非确定性两种方法,推导出了均匀布拉格光纤光栅中偏振相关损耗的解析公式。理论分析表明,该公式能够准确分析弱双折射光纤或者各向同性光纤上写入的均匀布拉格光纤光栅的偏振相关损耗特性,同时数值模拟高双折射光纤上写入的均匀布拉格光纤光栅偏振相关损耗特性,得到的结果也与已有实验曲线相近。     

国产全光纤结构超连续谱激光输出突破8W

超连续谱光源是一种特殊的白光光源,其具有宽光谱、高亮度、空间相干性好等特点,在照明、通信、医学、军事等诸多领域具有广泛的应用前景。利用高强度脉冲通过非线性介质获得宽光谱输出,是     

1 kW掺Yb全光纤放大器的散热处理

基于主振荡功率放大（MOPA）结构,搭建了千瓦级掺Yb全光纤放大器。最大泵浦功率为1496 W的条件下,获得了1024 W波长1.08μm的基模连续激光输出,光－光转换效率68.5％,光束质量M2＝1.24。对高功率连续光纤放大器中的热效应进行研究,并对于仅由于涂覆层的热损伤引起的功率极限给出了理论模拟。不同散热条件下,对掺Yb光纤横截面上径向的温度分布进行了模拟。通过对20／390μm无源光纤与20／400μm掺Yb光纤的熔接方式进行优化,解决了模拟结果与实验结果不一致的问题,并对该点的冷却进行了实验研究。最终,放大级泵浦光注入处熔接点表面最大温度不超过60℃。     

布拉格光纤光栅内部能量特性研究

基于耦合模理论并结合边界条件,推导出布拉格(Bragg)光纤光栅前向波和后向波的 表达式。以均匀光纤光栅为例,得出光栅内部能量分布是振荡的。在禁带内,前向波、后向波能量单调递减,其相干迭加能量振荡,振荡周期与光纤光栅周期一致;在禁带边缘及外部,前向波、后向波能量是振荡的,二者相干迭加的能量也是振荡的,且呈包络变化,迭加能量的快变周期亦与光栅周期相同;在禁带边缘及外部,前、后向波振荡周期与包络周期一致,都和入射波长有关,入射波长偏离布拉格波长的程度越大,周期越小;在禁带附近存在前向波能量振幅的极大值;能量振幅随光栅长度的增加而增大。     

高功率高耦合效率光纤模场匹配器

为了提高大模场面积光纤到单模光纤的耦合效率,利用加热扩芯的方法,对单模光纤进行了热扩芯处理,实现了大模场面积双包层光纤15/130μm到单模光纤6/125μm的模式匹配。对进行热扩芯处理的模场匹配器的传输损耗进行了理论分析;利用自行搭建的中心波长为1 064nm的激光光源分别测量了商用及自制的模场匹配器的传输损耗。实验结果表明:采用加热扩芯的方法极大地提高了大模场面积光纤到单模光纤的模场匹配器的模式耦合效率。与商用的模场匹配器相比,自制的模场匹配器具有更高的耦合效率和运行功率,其热处理能力更强,可靠性也更好,运行功率可以达到100W;在进行风冷的情况下,稳定工作时间累计为120min,最终可以获得73W的单模光输出,热处理能力为27W。模场匹配器性能的提高满足了高功率光纤元器件发展的需要,有利于实现光纤激光系统的全光纤化。