多模光纖偏振燒孔效應(yīng)的雙波長摻鉺光纖激光器

采用四級主振蕩功率放大(mopa)結(jié)構(gòu),研制了高功率全光纖摻鐿皮秒光纖激光器。種子源采用基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)(npr)效應(yīng)的被動鎖模光纖激光器,中心波長為1062.8nm,重復頻率為17.51mhz,譜線寬度為5nm,平均功率為7.14mw。為了抑制功率放大過程中的非線性效應(yīng),通過全光纖重復頻率擴展器將種子脈沖激光的重復頻率提高到281.7mhz。主功率放大級以長度為4.8m的大模場面積摻鐿雙包層光纖作為增益介質(zhì)。在抽運功率為60w時,獲得的最大平均輸出功率為31.2w,光光轉(zhuǎn)換效率為52%。輸出激光脈沖的中心波長為1063.7nm,脈沖寬度為10.2ps,重復頻率為281.7mhz,譜線寬度為7nm,并對激光脈沖的時域和頻域特性進行了分析。

高功率線偏振皮秒脈沖激光光源在工業(yè)加工、相干光束合成和非線性光學等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。報道了基于半導體可飽和吸收鏡鎖模的高功率線偏振皮秒脈沖摻鐿全光纖激光器。激光器采用兩級主振蕩功率放大(mopa)結(jié)構(gòu)。種子源采用環(huán)形腔結(jié)構(gòu),在抽運功率為200mw時,獲得了重復頻率為40mhz、脈沖寬度為20ps的鎖模脈沖輸出,平均輸出功率為12mw,中心波長為1038.2nm,光譜寬度為1.7nm,光譜明顯的陡沿結(jié)構(gòu)表明在全正色散光纖激光器中形成了耗散孤子。經(jīng)過兩級雙包層保偏摻鐿光纖放大器,獲得了平均功率為5w的輸出,相應(yīng)的單脈沖能量和峰值功率分別為125nj和6.25kw。在最大輸出功率時,沒有出現(xiàn)受激拉曼散射等非線性現(xiàn)象,此時激光脈沖光譜寬度為3.1nm,脈沖寬度為20ps,偏振消光比為20db。

上海磐川光電科技有限公司 光纖激光器（帶尾纖激光器） 產(chǎn)品說明書 光纖激光器（尾纖激光器）型號：pl-6598fibr 專業(yè)術(shù)語：光纖激光器 俗稱：帶尾纖激光器,尾纖激光模組,通訊光纖激光頭 產(chǎn)品特點：*半導體激光管芯； *智能調(diào)制電路； *高效透過率光學系統(tǒng)； *低功耗，高效能光功率輸出； *光斑模式tem； 應(yīng)用領(lǐng)域：光纖通訊，特殊環(huán)境下工業(yè)標線定位，防偽檢測，機械、石材切割金屬鋸 床、smt/電路板的對刀、標線、定位、對齊等 技術(shù)參數(shù)：型號：pl-6598fibr 波長635nm-1550nm激勵方式電激勵 輸出功率5-200mw光斑模式圓點狀 運行方式連續(xù)工作激光器供電電壓dc3-5v 工作電流20-300ma光學透鏡光學鍍膜玻璃透鏡 光束發(fā)散度0.1~1mrad光斑模式tem 直線度≥1/5000線寬≤1.0mm/

建立了雙包層調(diào)q光纖激光器的速率方程,并利用一個全光纖化的聲光調(diào)q光纖激光器作為種子源,雙包層摻鐿保偏光纖作為增益介質(zhì),研制了一個全光纖化的高功率線偏振摻鐿脈沖光纖激光器。在泵浦功率38.4w,偏振種子激光功率0.6w,重復頻率40khz,脈沖寬度為30ns時,獲得了偏振激光輸出29.8w,偏振消光比大于10db。在高功率輸出時,激光光束質(zhì)量因子(m2)達到了1.32。

以兩臺808nm半導體激光器ld1和ld2為泵浦源,對光纖激光器雙端泵浦進行了研究,獲得了6.5w的激光輸出。實驗分別測出了ld1和ld2半導體激光器單端泵浦和雙端泵浦時的輸出功率,對雙端泵浦輸出功率與單端泵浦功率之和進行了比較,利用雙端泵浦提高了泵浦效率和輸出激光功率。同時測量了輸出激光的偏振度,通過計算得到雙端泵浦輸出激光的偏振度為0.5。

報道了一臺適用于分布式光纖傳感的全光纖激光器。激光器基于主振蕩功率放大(mopa)技術(shù),種子光源為半導體激光器,放大器為摻鉺光纖放大器。實現(xiàn)了重復頻率和脈沖寬度分別獨立可調(diào)的激光輸出,中心波長為1550nm,光譜的3db帶寬小于0.2nm,獲得的最高峰值功率為1.1kw,輸出的激光脈沖中放大自發(fā)輻射(ase)功率分數(shù)的最大值低于10%。

Liekki公司推出摻鐿光纖激光器光路模塊

基于改善多模光纖激光器輸出光束質(zhì)量目的,提出了其含有抑制高階模輸出的光纖濾波器的理論模型.運用模式耦合理論,對此模型進行了理論分析,導出了濾波器與端面反射鏡構(gòu)成系統(tǒng)有效反射率的表達式.并根據(jù)其表達式作了數(shù)值模擬,結(jié)果為:對于含濾波器的多模光纖激光器,其高階模的有效反射率較小,低階模的有效反射率較大.結(jié)論表明,在多模光纖激光器系統(tǒng)中設(shè)置一個光纖濾波器,使得低階模比高階模更容易起振,可以有效地改善其輸出光束的質(zhì)量,為實驗研究提供了一定的理論依據(jù).

近年來,隨著高亮度半導體抽運源輸出功率的提高以及大模場面積雙包層摻銩光纖的出現(xiàn),連續(xù)摻銩光纖激光器輸出功率已經(jīng)達到了千瓦量級,已廣泛應(yīng)用于激光醫(yī)療等領(lǐng)域,然而在激光雷達、中紅外非線性頻率轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域,迫切需要窄線寬輸出的單頻摻銩光纖激光器。最近,本課題組研制出了全光纖主振蕩功率放大(mopa)結(jié)構(gòu)的平均輸出功率為210w的單頻、單偏振連續(xù)

通過對摻鉺光纖激光器極限輸出功率的受限因素分析,在考慮非線性效應(yīng)、熱效應(yīng)、光損傷等因素的情況下,結(jié)合摻鉺光纖激光器的單模條件,計算得到單模摻鉺光纖激光在1570nm工作波段下的極限功率為6.34kw。同時計算了在少模條件下?lián)姐s光纖激光器的極限輸出功率為53.39kw。還分析了單頻情況下?lián)姐s光纖激光器的極限輸出功率,結(jié)果表明:在絕對單頻的條件下,摻鉺光纖激光器的極限輸出功率為245w。并重點對實際中可行的提升輸出極限功率的改善方法進行了分析,結(jié)果表明:降低纖芯數(shù)值孔徑以及提升少模光束運轉(zhuǎn)下的光束質(zhì)量是提升單模條件下?lián)姐s光纖激光器極限輸出功率的重要手段。

大模場面積(lma)多模光纖激光器的輸出性能與光纖的彎曲程度有關(guān)。為研究兩者之間的關(guān)系,在光纖不同彎曲直徑下,對多模光纖激光器的輸出性能進行了實驗測量和理論計算。采用刀口法測量了不同彎曲直徑下的激光光束質(zhì)量因子m~2,并對每種情況下光纖激光器的斜率效率進行了測量。光纖彎曲直徑分別為285mm,195mm和130mm時,多模光纖激光器光束質(zhì)量因子m~2為2．88,1．82和1．67,斜率效率為39％,35％和34％。另外,對于實驗所采用的大模場面積多模光纖,理論計算了各模式損耗與光纖彎曲直徑的關(guān)系。

從速率方程出發(fā),理論推導了準三能級摻鐿光纖激光器的斜效率,泵浦閾值功率,最佳光纖長度和輸出功率的表達式,并理論分析了摻鐿光纖中的準三能級和四能級增益關(guān)系,為抑制四能級起振提供理論依據(jù)。根據(jù)理論分析結(jié)果,實驗中選定了光纖最佳長度、腔鏡反射率等參數(shù),最終獲得最大輸出功率為372mw的980nm單模激光輸出,斜效率為21.2%,實驗結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果一致。此外,還對激光器的自脈動效應(yīng)和不穩(wěn)定性進行了簡單分析。

光纖激光器的原理 光纖激光器原理 ? ?　　光纖激光器利用摻雜稀土元素的光纖研制成的光纖放大器給光波技術(shù) 領(lǐng)域帶來了革命性的變化。由于任何光放大器都可通過恰當?shù)姆答仚C制形成 激光器，因此光纖激光器可在光纖放大器的基礎(chǔ)上開發(fā)。目前開發(fā)研制的光 纖激光器主要采用摻稀土元素的光纖作為增益介質(zhì)。由于光纖激光器中光纖 纖芯很細，在泵浦光的作用下光纖內(nèi)極易形成高功率密度，造成激光工作物 質(zhì)的激光能級“粒子數(shù)反轉(zhuǎn)”。因此，當適當加進正反饋回路（構(gòu)成諧振腔） 便可形成激光振蕩。另外由于光纖基質(zhì)具有很寬的熒光譜，因此，光纖激光 器一般都可做成可調(diào)諧的，非常適合于wdm系統(tǒng)應(yīng)用。 ? ? ?　　和半導體激光器相比，光纖激光器的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在：光纖激光器 是波導式結(jié)構(gòu)，可容強泵浦，具有高增益、轉(zhuǎn)換效率高、閾值低、輸出光束 質(zhì)量好、線寬窄、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高等特性，易于實現(xiàn)和光纖的耦合。 ? ?　

對摻雜光纖作增益介質(zhì)的光纖激光器的研究始于20世紀60年代。而在20世紀80年代中期英國南安普頓大學摻餌(er3+)光纖的突破,使光纖激光器更具實用性,顯示出十分誘人的應(yīng)用前景。光纖激光器是當今光電子技術(shù)研究領(lǐng)域中最前沿的研究課題之一。

光纖激光器的夏季保養(yǎng) 激光器是將電能轉(zhuǎn)換為光能的裝置，內(nèi)部構(gòu)成涉及光、機、電、 算等多個學科和領(lǐng)域。光纖激光器相對其它類型激光器，對環(huán)境要求 較低，但也必須保證使用環(huán)境符合要求，自身的防護措施能切實起到 防護作用。 夏季溫度高、空氣濕度大，是激光器故障高發(fā)的季節(jié)。統(tǒng)計顯示， 高功率激光器故障，多與用戶的操作順序、設(shè)備運行環(huán)境相關(guān)，為防 止故障發(fā)生，減少故障時間及其帶來的損失，請注意如下三個方面。 一、保證機箱密封。 光纖激光器的機箱采用了封閉式設(shè)計，安裝有機箱空調(diào)或除濕器， 以保證機箱內(nèi)的各個元件處于相對穩(wěn)定安全的溫濕度環(huán)境下。 如果機箱沒有處于密閉狀態(tài)，則機箱外的高溫高濕的空氣就能進 入機箱內(nèi)部，在遇到內(nèi)部通水冷卻的元件時，則在其表面遇冷凝結(jié)， 造成可能的損害。 二、進行開機預熱。 激光器機箱不可能做到完全密閉，使用結(jié)束后斷電，機箱空調(diào)停 止運轉(zhuǎn)，外部的濕熱空氣可以逐漸滲

闡述了多芯光纖的優(yōu)點和結(jié)構(gòu),介紹了多芯光纖激光器達到大的輸出功率的機理和同相位模式的選模和耦合原理,最后介紹了近年多芯光纖激光器的研究進展。

根據(jù)光纖激光器的特殊結(jié)構(gòu),提出了光纖激光器泵浦源的不同種類,并給出了選擇泵浦源的標準,以及其對應(yīng)的效率。

為了實現(xiàn)多波長激光輸出,提出了一種改進的多波長主動鎖模光纖環(huán)形激光器,采用集成級聯(lián)采樣光纖光柵進入激光腔形成穩(wěn)定的多種波長激光的方法,進行了理論分析和實驗驗證。結(jié)果表明,雙環(huán)形腔結(jié)構(gòu)對于所有波長激光,其腔長度是一致的,從而可以用相同的鎖模信號實現(xiàn)所有波長的同步鎖模。實驗中光纖環(huán)形激光器成功實現(xiàn)了以1.6nm為間隔的波長多達14個;它的輸出功率大于0dbm,邊模抑制比約30db,最高模式鎖模頻率為1.05ghz,輸出脈沖序列的脈寬是216ps。這一結(jié)果對光纖傳輸系統(tǒng)設(shè)計是有幫助的。

本文對光纖激光器的現(xiàn)狀、發(fā)展和應(yīng)用進行了綜述。光纖激光器從摻雜稀土元素發(fā)展到摻雜過渡族金屬元素;摻雜方法從單純化學氣相沉積(chemicalvapordeposition,cvd)發(fā)展到氣相、液相、溶膠-凝膠(sol-gel)和改進的化學沉積(mcvd)等;光纖結(jié)構(gòu)從單包層、雙包層到今天的多芯雙包層光子晶體光纖;激光功率已經(jīng)到幾十千瓦,光子晶體光纖激光器的功率也已超過1.5kw。目前,它們廣泛應(yīng)用于造船、航天、機械、電器、汽車、化工等多個領(lǐng)域。新光纖技術(shù)的成功,必將推動多種產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

光纖激光器具有轉(zhuǎn)換效率高、光束質(zhì)量好、熱管理方便、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點,在工業(yè)和國防領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。受抽運二極管亮度的限制,采用激光二極管抽運的傳統(tǒng)高功率摻鐿光纖激光器的輸出一直限制在千瓦級水平。采用1018nm的光纖激光器抽運摻鐿光纖(ydf)是產(chǎn)生更高功率輸出的有效方式。

針對由ydfl和edfl作為基頻光源的qpm-dfg激光系統(tǒng),利用ppmgln晶體的色散關(guān)系及其溫度特性,有效拓寬了qpm波長接受帶寬.模擬結(jié)果表明,當采用1550和1060nm波段的edfl和ydfl分別作為dfg的信號和抽運光源時,對于相同的中紅外波段,滿足qpm條件所允許的抽運光波長變化范圍遠大于信號光波長變化范圍.當固定信號光波長為1560nm時,對于給定的晶體溫度,1060nm波段抽運光的qpm接受帶寬超過17nm,對應(yīng)于中紅外差頻光帶寬可約180nm.采用多波長ydfl作為抽運源,單波長edfl后接edfa作為信號源,在保持ppmgln晶體溫度和極化周期73.5℃和30μm不變的前提下,實驗獲得了波長間隔為14nm的14個中紅外激光波長的同時輸出,并且,改變信號光波長,可實現(xiàn)對這種中紅外多波長激光的同步調(diào)諧.

icton2012we.b6.1 978-1-4673-2229-4/12/$31.00?2012ieee1 designofrareearthdopedmulticorefiberlasers andamplifiers michelesurico,annalisaditommaso,pietrobia,lucianomescia,marcodesario, francescoprudenzano dee-dipartimentodielettrotecnicaedelettronica,politecnicodibari,viaorabona,4,70125bari,italy e-mail:prudenzano@poliba.it abstract ahome-madecomputer