3μm波段Er^(3+)∶ZBLAN光纤激光器研究进展及展望

3µm激光处于分子指纹区,在医疗外科、气体检测、军事应用等领域都有重要的应用价值。Er^(3+)∶ZBLAN光纤激光器具有效率高、可集成的优点,是3µm激光的主要输出方式。本文从铒离子跃迁产生3µm激光出发,围绕Er^(3+)∶ZBLAN光纤激光器,介绍了3µm激光产生的结构原理及能级系统,总结了实现该波段高功率连续输出和脉冲输出的技术方案和研究进展,重点介绍了基于不同材料可饱和吸收体的调Q和锁模激光器实验研究,并对目前实现3µm波段高功率输出需要解决的问题进行了分析,最后对Er^(3+)∶ZBLAN激光器的发展方向进行了展望。

双包层Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤激光器的实验研究

通过采用长度为 2m、入纤功率为 1W的双包层Er3 + /Yb3 + 共掺光纤作为增益介质所进行的双包层Er3 + /Yb3 + 共掺光纤激光器的实验 ,得到了波长为 15 6 3.5 96nm、功率为 2 4

掺Yb^(3+)双包层光纤激光器的数值分析

本文对 976 nm激光泵浦掺 Yb3 +双包层光纤激光器进行了数值模拟 ,分析了泵浦光及激光在光纤中的分布、输出功率与泵浦功率的关系、光纤长度及腔镜反射率对输出激光功率的影响 ,所得结论与实验现象基本一致 .

双包层Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤激光器稳态特性的分析

对 98 0nm泵浦光泵浦双包层Er3 + /Yb3 + 共掺光纤激光器进行了数值模拟 ,分析了泵浦光与激光在双包层Er3 + /Yb3 + 共掺光纤中的分布情况、输出功率与泵浦功率的关系、光纤长度与腔镜反射率对输出激光功率的影响 ,计算的最大斜效率为 5 6 .3%,接近于理论计算值的极限。

宽带可调谐掺Yb^(3+)双包层光纤激光器的研究

利用闪耀光栅构成可调谐Littrow外腔 ,对掺Yb3+双包层光纤激光器的波长调谐输出进行了实验研究 激光调谐输出波长范围 70nm 针对光纤内的双折射效应对激光的输出功率的影响 ,实验中使用了在线光纤偏振控制器 ,从而有效地减小了调谐曲线的起伏及其与荧光谱的差别 ,并得到了窄线宽、线偏振。

Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤激光器中能量上转换的抑制

通过对掺Er3+和Er3+/Yb3+共掺光纤激光器的输出功率进行数值模拟发现 :高浓度的Er3+/Yb3+共掺光纤激光器的最大量子转换效率比同等浓度下的掺Er3+光纤激光器的最大量子转换效率高出一倍。说明由于Yb3+的加入 ,Er3+/Yb3+共掺光纤激光器有效地抑制了能量上转换 。

掺Yb^(3+)双包层光纤激光器中频率上转换产生可见光的实验研究

报道了激光二极管阵列泵浦的双包层掺Yb3+ 光纤激光器中频率上转换产生可见光的现象 ,对可见光区的光谱进行了测量 ,发现该上转换过程包括倍频效应和稀土离子间的合作发光效应 。

掺Yb^(3+)双包层大模面积光子晶体光纤激光器的研究

采用多模大功率半导体激光器泵浦掺镱双包层大模面积光子晶体光纤 ,应用 5m长光子晶体光纤 ,在泵浦功率为 2 2W的条件下 ,获得了 1.0 3μm ,功率为 6 5mW的单横模激光输出 ,同时实验研究了输出功率与泵浦功率的关系 ,并观察到掺Yb3+

高效掺Yb^(3+)双包层光纤激光器的研究

采用多模大功率半导体激光器泵浦掺Yb双包层D型光纤 ,详细研究了输出功率与泵浦的关系 ,使用 5m长多模光纤 ,获得了 1.0 7μm ,功率为 7.2W的激光输出 .

掺Yb^(3+)光纤激光器的特性与设计

从速率方程出发,对波长为980nm的激光泵浦掺Yb3+光纤激光器进行数值模拟,全面分析激光器阈值功率、输出激光功率、增益等重要参数与泵浦功率、光纤长度、腔镜反射率、掺杂浓度等参量之间的关系。采用高浓度掺Yb3+光纤对环形光纤激光器做了初步实验研究,所得结论与实验模拟结果基本一致。

8.6W掺Yb^(3+)双包层光纤激光器的研究

采用多模大功率半导体激光器泵浦掺Yb双包层D型光纤 ,详细研究了输出功率与泵浦功率的关系 ,获得了 1.0 9μm ,功率为 8.

2.2W掺Yb^(3+)双包层光子晶体光纤激光器

采用多模大功率 972nm半导体激光器泵浦 2 0m掺Yb双包层光子晶体光纤 ,详细研究了输出功率与泵浦功率的关系 ,获得了 1.0 9μm ,功率为 2 .

可调谐的调Q掺Yb^(3+)双包层光纤激光器

利用双包层光纤中的受激布里渊散射和声光调Q器件 ,对掺Yb3 + 双包层光纤激光器进行了混合调Q的实验研究 .在连续泵浦状态下 ,当入纤泵浦功率为 1.2 4W时 ,在 10 80～ 1119nm的可调谐范围内 ,在国内首次获得了输出脉冲宽度小于 6ns ,重复频率 1.5kHz ,脉冲能量高于 80 μJ ,峰值功率高于 13.3kW稳定调Q光纤激光器的脉冲输出 .经计算 。

F-P腔掺Yb^(3+)双包层光纤激光器中的模式竞争

对连续波LD泵浦掺Yb3 +双包层光纤激光器的模式竞争进行了实验研究 .发现由二色镜和光纤端面构成的F P谐振腔中存在激烈的模式竞争 ,对光纤激光器发射波长和输出功率的稳定性都产生不利影响 .通过消除“空间烧孔”或减小光纤激光器的有效增益带宽 ,能够有效抑制模式竞争 。

基于离散算法的双包层Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤激光器动态特性研究

采用基于速率方程的离散算法,对双包层Er3+/Yb3+共掺光纤激光器增益介质在不同位置的动态特性进行了分析。研究了增益介质在不同位置上的能级粒子数、激光功率随时间的变化。结果表明:增益介质在不同位置振荡达到稳态前上能级粒子数随时间的变化是不同的,并呈现出了不同的变化特点;不同位置处振荡开始时的最大峰值功率与达到稳态时的功率也不同;不同位置开始振荡的时间相同,达到稳态的时间也基本相同。对这一算法的稳态结果同简化速率方程的稳态分析值进行了对比,显示了泵浦功率较大且光纤长度较长时两者所具有的差异。

双包层掺Yb^(3+)光纤激光器的关键技术

大功率光纤激光器作为第三代激光器的代表,在激光加工和激光武器方面有着重要应用。介绍了掺Yb3+光纤激光器的发展历程,理论上分析了光纤激光器的泵浦阈值和输出功率,讨论了实验过程中涉及到的大功率LD泵浦、光纤耦合和双包层光纤等关键技术,为同类激光器的改进设计和深入研究提供参考。

双包层Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤激光器动态特性的分析

分析了弛豫振荡前上能级Er3+、Yb3+粒子数的变化和弛豫振荡时Er3+上能级粒子数的变化情况以及弛豫振荡时激光功率的变化规律 ,结果表明

Er^(3+)/Yb^(3+)共掺双包层光纤的高功率L-band光纤激光器的实验研究

采用端面泵浦的方式,用尾纤输出波长为976 nm的高亮度多模半导体激光器,包层泵浦的铒镱共掺双包层大模面积光纤,非球面镜组耦合系统,进行了共掺双包层光纤的高功率L-band光纤激光器的研究,泵浦耦合效率达到了62%以上,并在F-P激光振荡腔中实现了高效的连续激光输出。在光纤长度为30 m、入纤功率为13.41 W时,首次报道输出连续功率达到了4.3 W。激光器的斜率效率为44%,激光输出中心波长1 603 nm。

包层泵浦的L波段Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤激光器

报道了一种工作波长在L波段的包层泵浦Er3+ /Yb3+共掺光纤环形激光器 环形腔内的激光工作介质为一段9m长的Er3+ /Yb3+共掺高掺杂光纤 利用6个976nmLD同时抽运前段Er3+ /Yb3+共掺双包层光纤产生的放大自发辐射谱作二次抽运源,使腔内增义谱由C波段移到L波段,实现了L波段光纤激光器的稳定输出;采用包层泵浦技术,在抽运功率为3594. 5mW时,测得泵浦入纤功率为2731. 8mW,实现了输出连续功率最大518. 4mW,斜率效率达到19% 的激光输出;所形成激光的工作波长为1613. 94nm,激光光谱的3dB带宽为1. 5nm,边模抑制比接近于50dB。

掺Yb^(3+)双包层光纤激光器的暂态数值分析

为了确定将来实验中参数,对975nm激光抽运采用1064nm种子脉冲放大方案实现的掺镱双包层脉冲光纤激光器进行了数值计算,分析了暂态情况下在光纤中的反转粒子数密度、抽运光强度的分布,讨论了输出能量和输入种子脉冲能量的关系。利用这些结果可以解决实验中光纤长度、抽运光、种子源的选择,以及与输出功率大小的关系等问题。