灯泵铥激光器温度特性的实验研究

利用粒子的热分布理论 ,推导了铥晶体的吸收系数和铥激光器阈值与温度的关系 ;利用自行研制的掺铥激光器测量了铥晶体的吸收系数随温度的变化 ,实验结果和理论值符合得很好 ;测量了在不同温度下自行研制的铥激光器的输入输出特性 ,得到了不同温度下激光器的阈值。

2μm大能量掺铥脉冲光纤激光器研究进展

2μm波段掺铥脉冲光纤激光器目前可实现最高毫焦量级的能量输出,对医疗、材料、通信等领域有重要意义。本文主要介绍近年来大能量掺铥光纤激光器系统研究的主要进展,讨论大能量掺铥光纤激光器的技术类型和影响因素。在此基础上,对大能量掺铥光纤激光器的研究前景进行展望。

高功率连续掺铥光纤激光器研究进展及展望

2μm高功率掺铥光纤激光器(thulium doped fiber lasers, TDFL)在激光测距、激光雷达及医疗检测等领域有重要应用。本文主要梳理了高功率连续TDFL的国内外最新研究进展,介绍了连续TDFL的发展现状,总结了高功率TDFL功率提升的主要限制因素,并从热效应、非线性效应及模式不稳定性3个方面进行了分析。最后,提出采用新型泵浦结构、优化增益光纤的结构设计、研制高品质光纤耦合器和高亮度泵浦源等方法可进一步提高2μm高功率TDFL掺铥光纤激光器的综合输出性能。

单掺铥固体激光器热效应研究进展与理论分析

随着中红外2μm波段固体激光器在工业、医学、军事和科学研究等领域中的不断扩展,其研究的重要性越来越明显。单掺铥固体激光器的输出波长恰好处于2μm附近,因此成为人们研究的热点方向,但单掺铥晶体由于发射截面小,上转换、重吸收效应严重等原因导致其热效应明显,严重影响了激光器的输出性能,使激光器的发展受到严重限制。因此研究激光晶体中的热效应对激光器性能的提升具有重要意义。本文综述了自研究热效应以来国内外基于各种基质的单掺铥固体激光器的热效应的研究成果,同时对固体激光器热透镜效应的热传导理论以及对热透镜效应的发生环境和形成条件有影响的因素进行阐述和分析。最后针对分析过程中所涉及的热功率密度,光强等参数进行讨论,为热透镜效应的热焦距计算和测量奠定了良好的理论基础。

掺铥光纤激光器的波长调谐特性研究

基于简化的二能级激光系统和均匀展宽理论模型,利用原子速率方程和功率传输方程建立了掺铥光纤激光器的理论模型,并以环形腔掺铥光纤激光器为例,通过Matlab编程数值模拟研究了其出射功率和波长调谐范围与腔内损耗、掺铥光纤长度、输出耦合比、泵浦波长和泵浦功率等激光器参量的关系。数值模拟结果表明,降低激光器腔内损耗、提高泵浦激光功率和优化掺铥光纤长度可以提高掺铥光纤激光器的出射功率和增加波长调谐范围,而增加输出耦合比虽能提高激光功率,却减小了波长调谐范围。经过参数优化,在腔内总损耗为3 dB、输出耦合比为10%的情况下,通过提高泵浦激光功率和优化掺铥光纤长度,掺铥光纤激光器的波长调谐范围可达528 nm(1 660~2 188 nm),高于目前已报道的实验结果。将部分模拟结果与文献报道的实验结果进行对比,较好地证实了模型的准确性。研究工作对于掺铥光纤激光器的设计和发展具有重要的理论参考价值和指导意义。

基于非线性偏振旋转效应的多波长掺铥锁模光纤激光器

运用非线性偏振旋转效应实现了一种掺铥锁模多波长光纤激光器.采用环形腔结构,以1 565nm半导体光源为泵浦源,3m长掺铥光纤为增益介质.利用非线性偏振旋转效应进行滤波.当泵浦功率在800mW时,通过调节光纤偏振控制器,激光器出现了被动锁模状态的脉冲输出,脉冲重复频率为3.178MHz,脉冲宽度为617ps.进一步增加泵浦功率,激光器进入多波长输出的工作状态.调节偏振控制器在室温下得到1~5个稳定的波长激光输出,边摸抑制比为40~60dB.

包层泵浦的高功率掺铥光纤激光器(英文)

研究了一种输出功率高且光束质量好的包层泵浦的掺铥光纤激光器.当泵浦功率达到30W时,该掺铥光纤激光器产生的最大输出功率是6.1W,且波长在2μm左右,斜率效率达到55.6%,产生激光的阈值是2.2W.当输出功率为3.3W时,测得光束质量M2X和M2Y分别为1.26和1.32.

基于石墨烯可饱和吸收体的纳秒锁模掺铥光纤激光器

报道了一种基于石墨烯可饱和吸收体的纳秒锁模掺铥光纤激光器.该激光器采用环形腔结构,利用自制的三层石墨烯薄膜作为可饱和吸收体实现锁模.同时在腔内插入一个窄带光纤光栅,约束腔内起振的纵模数,适当调节抽运功率和偏振控制器的角度,得到了重复频率为3.8 MHz、脉宽在3.8—94.3 ns之间灵活可调的2μm纳秒锁模脉冲输出,整个脉宽调节范围超过90 ns.此外,由于获得的兆赫兹纳秒锁模脉冲时间带宽积在49—1119范围内,即存在强烈的啁啾,因而可作为2μm波段啁啾脉冲放大系统中的种子源使用.

掺铥光纤激光器波长可调谐输出特性

利用1 550 nm光纤激光器搭建了一个同带泵浦环形腔掺铥光纤激光器,并对其光谱输出特性进行了研究。在1 550 nm激光泵浦下,1.6 m掺铥光纤自发辐射谱覆盖1 800~1 900 nm范围,3 d B带宽大于60 nm;通过在腔内插入隔离器,获得了线宽小于0.2 nm的激光输出,中心波长在1900 nm附近;进一步在腔内加入FP腔,获得了可调谐的窄线宽输出,光谱调谐范围达60 nm,覆盖从1 840~1 900 nm的光谱范围,激光线宽仅为0.07 nm。另外,在腔内使用通信波段用FP腔,同样获得了较宽调谐范围的窄线宽输出。输出光谱分为1 820~1 850 nm和1 865~1 915 nm两个区域,调谐范围共达80 nm。结合使用2 000 nm FP腔的可调谐光谱范围,该激光器在1 820~1 915 nm的范围都可以获得激光输出,与掺铥光线的自发辐射谱基本相符。

全光纤主动锁模2μm掺铥脉冲激光器

报道了全光纤结构主动锁模掺铥脉冲激光器，中心波长为1950nm。利用电光相位调制器对光纤激光器进行腔内相位调制，获得了重复频率为11．884MHz的主动锁模脉冲输出，脉宽为816ps。改变泵浦功率、调制信号的频率和幅度，获得了重复频率为4～18kHz的弛豫振荡调制稳定脉冲输出。锁模和弛豫振荡调制获得的输出脉冲能量波动低于7％。

LD泵浦掺铥(Tm^(3+))光纤激光器的数值分析

首先从掺铥光纤激光器的速率方程和光传输方程出发,建立数学模型,通过Matlab软件进行数值计算,分析了泵浦光和激光沿光纤的分布以及各能级离子数的变化。在不同掺杂浓度下,研究了小信号增益与入纤泵浦功率的关系以及泵浦光和激光功率与增益介质长度的关系。在不同泵浦功率下,研究了输出功率与输出耦合镜反射率的关系。进一步对不同泵浦吸收系数,研究了斜率效率和泵浦阈值与光纤长度的关系。分析结果表明:存在最佳光纤长度和最佳耦合输出透过率,使得激光输出功率达到最佳值。

LD泵浦不同腔结构高效运转掺铥光纤激光器(英文)

研究了掺铥光纤激光器的不同谐振腔结构方式。使用LD泵浦,分别采用双色镜和端面反射、高反光纤光栅和端面反射以及双色镜和低反光纤光栅构成激光器谐振腔,均获得了超过Stokes极限的斜效率。其中双色镜和端面反射腔结构下获得了最高斜效率56.9%,对应的量子效率为142%。三种腔结构下,激光光谱线宽由激光器系统所采用的反射腔的光谱特性所决定。在双色镜和端面反射腔结构下,激光器在双色镜的高反带宽内随机起振,光谱较宽;在使用光纤布拉格光栅作为激光器谐振腔的高反射腔镜和低反射腔镜的情况下,激光器都获得了2μm处的窄线宽输出,线宽受限于所使用的光纤光栅的反射带宽。

高功率掺铥固体激光器的研究

报道一种室温下连续运转、结构紧凑、高效率、高功率L型折叠腔掺铥固体激光器.采用793 nm波长半导体二极管激光器对掺杂摩尔分数3%的Tm∶YAP晶体进行双端泵浦,当泵浦功率120 W时,获得42 W中心波长1 988 nm的连续输出激光.声光调Q运转时,在重复频率10 k Hz,泵浦功率120W时,平均输出功率达到39.4 W,脉宽247.5 ns,单脉冲能量3.94 m J,峰值功率16 k W,斜率效率为35%.

基于F-P滤波器和饱和吸收体的单纵模掺铥激光器

提出一种基于法布里-珀罗滤波器和饱和吸收体的单纵模掺铥光纤激光器。利用窄带法布里-珀罗滤波器和未泵浦掺铥光纤的饱和吸收体来实现激光的单纵模输出。在室温条件下,实现中心波长1941.6 nm、信噪比32 dB的稳定激光输出。通过100 min的连续观测,激光器的中心波长偏移小于0.04 nm,激光输出功率抖动小于1.5 dB,证明单纵模掺铥光纤激光器可以在一段时间内稳定工作。

掺铥双包层光纤激光器的热效应分析和实验研究

为了分析温度对掺铥双包层光纤激光器的影响,本文在模拟了掺铥双包层光纤内泵浦功率密度沿光纤轴向分布的基础上,从热传导方程出发,推导了单端泵浦的掺铥双包层光纤内的温度分布,并数值模拟了其温度沿光纤轴向和径向的分布特性。表明在热传导过程中,热量主要沿光纤径向传输。根据模拟结果在实验中设计合适有效的散热装置,测得熔接一个泵浦模块时,采取散热装置后激光器的输出功率提高了19.3%;在此基础上熔接三个泵浦模块,测得每个模块的泵浦电流为36A时,激光器的输出功率为23.9 W。

中红外掺铥光纤激光器光束特性研究

采用热释电探测器阵列法,测量分析自行研制的输出波长为2.02μm、输出功率为0.6W的中红外掺铥光纤激光器光束质量,得到水平方向的光束质量为1.16,垂直方向的光束质量为1.22.实验表明,该方法精度高,且简捷高效.

基于Sagnac环形滤波器的多波长掺铥光纤激光器

为了实现2μm波段多波长激光输出,提出并设计了一种基于Sagnac环形滤波结构的多波长掺铥光纤激光器.激光器由波长793 nm的泵浦源、波分复用器、光纤耦合器、保偏光纤、掺铥光纤以及偏振控制器构成,其中Sagnac环形滤波器以及光纤环形镜作为激光器的反射端.实验中,激光器工作阈值为77.5 mW,通过调节偏振控制器,实现了稳定的单波长激光输出.波长为1852.8 nm的单波长激光输出时,在50 min监测时间内波长最大漂移为0.1 nm,功率最大漂移为0.252 dB,激光3 dB线宽和信噪比分别为0.3 nm和35.7 dB.通过调节偏振控制器,在1850-1900 nm光谱范围内实现了1-4波长的激光输出.

不同腔结构掺铥光纤激光器输出性能的实验研究

研究了LD泵浦的不同谐振腔结构的掺铥光纤激光器的输出特性.采用双色镜和光纤输出端面形成谐振腔,激光器最高斜效率达到了56.9％,对应的量子效率为142％.采用光纤布拉格光栅构成谐振腔,也获得了超过Stokes极限的斜效率,且激光光谱处于光纤布拉格光栅的反射带内.不同腔结构之间对比表明,对于2 μm光纤激光器,采用光纤布拉格光栅构成谐振腔,可以在保持高效率激光运转的前提下,获得较好的光谱特性.

应用2μm铥(Tm)激光器行前列腺手术的护理

[目的]探讨应用2μm铥(Tm)激光器行前列腺切除手术的护理配合方法。[方法]对32例前列腺增生病人,行经尿道2μm铥(Tm)激光前列腺切除术治疗,并进行精心护理。[结果]所有病人均顺利完成手术,手术平均时间为45min～120min,术后5d～7d拔除尿管,未发现严重并发症出现,住院7d～14d。[结论]加强术前、术中及术后护理配合,可明显减少并发症的发生,提高高龄病人耐受手术程度。

基于覆石墨烯锥型光纤可饱和吸收体的掺铥光纤激光器

报道了一种基于覆石墨烯锥型光纤可饱和吸收体的掺铥光纤激光器。该激光器采用环形腔结构,利用"熔融拉锥"法制备锥型微纳光纤,采用化学气相沉积法制备石墨烯层,并将单层石墨烯覆于锥型微纳光纤上形成可饱和吸收体,利用石墨烯对光纤锥腰部位倏逝场的非线性吸收来实现锁模。通过调节激光器的泵浦功率(1~2.52 W),获得了多个工作状态的产生和演化过程,实验分别获得了连续激光(1~1.38 W)、调Q锁模脉冲(1.38~2.09 W)和稳定的连续锁模脉冲(2.09~2.52 W)3种不同的输出状态。结果表明,覆石墨烯锥型光纤可饱和吸收体能够使激光器实现稳定的锁模运行,研究结果对基于覆石墨烯锥型光纤可饱和吸收体的掺铥光纤激光器输出动力学特性研究具有一定的指导价值。