体布拉格光栅用于高功率光谱组束的研究

使用透射型体布拉格光栅组束两束光纤激光,实现了856 W光谱组束输出。总的光谱组束效率为73.7%,组束光束的横向质量因子为7.9,纵向质量因子为2.7。研究结果显示,虽然体光栅的角色散严重影响衍射光束的光束质量,但其并不影响透射光束的光束特性。由于当前宽谱光纤激光器的输出功率远大于窄线宽输出,使用宽谱光纤激光器(光谱带宽超过4nm)作为透射光束,能够在不降低组束效率和组束光束质量的前提下,有效提升使用体布拉格光栅进行光谱组束的总输出功率。

基于透射型体布拉格光栅的两通道2.5kW光谱组束输出

体光栅光谱组束是获得高功率激光输出的一种有效途径.在有限的可用带宽内,光谱通道间隔影响着组束光束数目以及最终的高功率组束输出.采用耦合波理论,建立了一个两通道高功率光谱组束模型.通过优化体光栅光谱通道间隔,可放宽对组束子束线宽和功率的限制,组束功率可大幅提升而光谱密度并无显著下降.基于此,实验上获得了2.5 kW组束输出,绝对效率超过85%,通道间隔5 nm,光谱密度为0.51kW/nm.组束功率<1 kW时,组束输出能保持好的光束质量;组束功率>1.5kW时光束质量恶化较明显,通过分析发现,组束光束质量的恶化主要受限于体光栅的色散及高功率下体光栅复杂的热畸变.

中红外超连续谱在氟化物光纤中的产生

为获得高功率全光纤中红外超连续谱，采用自制的掺Er锁模光纤激光器作为种子源，激光经过两级放大至1．67W，泵浦氟化物光纤，获得光谱覆盖1000~2400nm的超连续光谱；光谱宽度随着泵浦功率的增加而展宽，当输出功率达到1．21W时，转换效率为72％，并且产生的超连续谱被强烈的调制，在多个波长点处谱功率密度调制到0mW／nm，但调制波长与泵浦功率无关。

Spectral Beam Combining of Fiber Lasers by Using Reflecting Volume Bragg Gratings

By employing three reflecting volume Bragg gratings, a near-infrared 4-channel spectral-beam-combining system is demonstrated to present 720 W combined power with a combining efficiency of 94.7%. The combined laser beam is near-diffraction-limited with a beam factor M^2-1.54. During this 4-channel beam-combining process, no special active cooling measures are used to evaluate the volume Bragg gratings as combining elements are under the higher power laser operation. Thermal expansion and period distortion are verified in a 2 k W 2-channel beam-combining process, and the heat issue in the transmission case is found to be more remarkable than that in the diffraction e-se. Transmitted and diffracted beams experience wave-front aberrations with different degrees, thus leading to distinct beam deterioration.

体布拉格光栅色散对衍射光束质量的影响

基于衍射理论,建立了光束经过体布拉格光栅衍射的光束质量分析模型。在考虑入射光束参数和体布拉格光栅参数的情况下,分析任意光束经过体布拉格光栅衍射的光场分布,计算得到二阶矩意义下的束腰和光束质量M2因子,并分析了体布拉格光栅空间周期、入射光束尺寸、光谱线宽和初始入射光束质量M2对衍射光束质量的影响。研究结果表明,衍射光束质量受体布拉格光栅和入射子束共同影响:体布拉格光栅周期越小,其空间色散越严重;入射子束尺寸越大、光谱线宽越宽、初始光束质量越差,衍射后的输出光束质量劣化越明显。该模型给出了衍射后的光束质量表示,可方便快捷地得到不同输入光束衍射后的光束质量。在最高入射功率达千瓦量级时,实验测量了初始M2和光谱线宽两部分贡献对衍射光束质量的结果,并与相应理论分析进行了比较。