光纤环形腔光反馈被动相干合成系统分析

研究了光纤环形腔光反馈系统的锁相原理和锁相过程,分析了聚焦透镜焦距对锁相速度的影响;基于宽谱放大以及受激布里渊散射效应的数值模型,评估了系统各路之间光程的方差大小、动态相位噪声频率大小,受激布里渊散射效应对系统的选频过程及其稳定性的影响。计算结果表明,选择合适的聚焦透镜焦距,可以获得较快的锁相速度;相位噪声会引起光束质量退化,严重时导致跳模现象发生;高功率输出时,光纤中的受激布里渊散射效应会限制各频率下的峰值强度,并导致更多波长激射以及光束质量退化。理论证明了环形腔光反馈会提供一种模式线宽随反馈次数增加而不断压窄的机制,SBS效应的存在则提供了一种谱线展宽机制,使得实际模式线宽稳定在均衡值。

被动相干合成技术

激光器问世不久后,科研人员就开始利用相干合成技术实现激光系统的高能输出。被动相干合成技术具有结构简单、可扩展和能够利用系统的自组织特性实现单元激光器之间的相位锁定等特点,所以在高能激光领域备受关注。介绍了几种典型的被动相干合成技术(基于全光纤结构、多芯光纤结构、自成像外腔结构和环形腔结构)以及相关的研究进展。在相干合成技术中,合成效率和亮度是评价合成效果的两个重要参数。

基于功率合束器的多路光纤激光自组织相干合成

提出了基于功率合束器的多路光纤激光自组织被动相干合成结构,研究了多模状态下泵浦功率、合成路数对激光合成效率和光束质量的影响,并对2,3,4路激光合成进行了实验研究,合成效率大于90%。实验结果表明:激光中心主瓣所占能量比随着泵浦功率的增加而增大,随激光合成路数增多而增大;在相同的输出功率下,单路激光的主瓣所占能量比比合成激光主瓣所占能量比要高;降低输出光栅反射率,激光输出能量增强,但合成效率有所降低;增加功率和增加路数可以增加中心亮斑的能量比,但增加幅度变低。