带双腔反射器的X波段低磁场过模相对论返波管振荡器

提出了一种X波段过模低磁场高效率相对论返波管振荡器(RBWO),其主要结构包括一个双谐振腔反射器、一个周期性慢波结构和一个插入式同轴内导体模式选择器。该RBWO采用了过模结构,较大的过模比带来了更高的功率容量。慢波结构分为空心与同轴两部分,插入同轴避免了高阶模式的竞争,使两段慢波结构分别工作在TM_(02)和同轴TM_(01)模式下。同时,插入同轴还起着模式转换的功能,将TM_(02)转化为TM_(01),最终在输出波导中输出纯TM_(01)模式。双谐振腔反射器使慢波结构在过模条件下与二极管区域能够实现良好隔离,同时为电子束提供足够的预调制,实现在低磁场下较高的微波转化效率。利用粒子模拟仿真对器件进行优化设计,在二极管电压850 kV、束流11.74 kA、引导磁场0.63 T的条件下,获得了3.5 GW的微波输出功率,微波中心频率为9.46 GHz,转换效率约为35%。

用天线阵测量圆柱过模波导中虚阴极振荡器产生的高功率微波模式和功率

介绍在圆柱过模波导中虚阴极振荡器产生高功率微波实验中用天线阵测量微波模式的原理和方法。测量微波模式对研究高功率微波产生的机理具有重要意义。结合在圆柱过模波导壁上安装小电探针天线和小磁环天线测量微波模式的方法,用天线阵测量圆柱过模波导中开口辐射的电磁场空间分布。应用最小二乘法优化原理拟合高功率微波模式功率分布。用天线阵测量了圆柱过模波导中虚阴极振荡器产生高功率微波混合模式功率分布。

光纤激光泵浦MgO:PPLN高功率中波红外光参量振荡器

为实现高效率、高功率中波红外激光输出,研制基于MgO:PPLN晶体的中波红外光参量振荡器(OPO),泵浦源为基于主振荡功率放大(MOPA)结构的线偏振掺Yb光纤激光器(YDFL)。实验结果表明:YDFL可实现最高79.1 W的1064.1 nm脉冲线偏振激光输出;在YDFL泵浦下,通过优化输出镜曲率半径和泵浦光束腰直径,该OPO实现最高9.15 W的3.754μm脉冲激光输出,光光转换效率为11.57%,重复频率为300 kHz,脉冲宽度约为110 ns。

高功率脉冲激光对阶跃折射率多模光纤损伤机理

理论分析和模拟仿真研究了激光点火系统中光纤端面损伤、光纤初始输入段损伤和光纤内部损伤机理。结果显示:端面损伤主要是由光纤端面的杂质和缺陷引起;光纤初始输入段损伤是由光束的初次反射造成光纤局部激光能量密度增大引起的;光纤内部体损伤主要由于激光自聚焦效应引起损伤和光纤受到的意外应力产生微小碎片,吸收激光能量,引起光纤局部损伤。给出了激光点火系统中提高光纤损伤阈值的一般方法,主要包括光纤端面处理、设计合理的激光注入耦合装置。

宽波段、大模场双包层光子晶体光纤结构设计及性能分析

设计了一种独特的双包层光子晶体光纤结构,由外包层的2层圆形空气孔及内包层的2层正八边形空气孔构成,芯材料为稀土掺杂铋的多组分玻璃。采用有限元法结合散射边界条件分析了该结构光子晶体光纤的模场面积、限制损耗、有效折射率、时均功率等特性。结果表明:在波长为1310 nm、1550 nm、1600 nm时对应的模场面积、限制损耗分别为726.5μm^(2)、1.24×10^(-8)dB.km^(-1);731.26μm^(2)、1.32×10^(-8)dB.km^(-1);732.28μm^(2)、1.72×10^(-8)dB.km^(-1)。其中在工作波长1550 nm的时均功率z分量最高可达313 W·m^(-2),可以为高功率激光器的增益介质作参考,为宽波段可调谐激光器提供新的选择。

高功率纳秒光脉冲在单模光纤中的受激喇曼散射及抑制研究

利用包含喇曼增益、抽运消耗、自相位调制、交叉相位调制和群速度色散效应的耦合非线性薛定谔方程组,对千瓦级高功率纳秒脉冲在单模光纤中的传输特性进行了模拟计算.分析了输入脉冲和斯托克斯脉冲的演化过程,研究了大模面积光纤对受激喇曼散射的抑制作用.研究结果表明,采用模面积为530μm2的光子晶体光纤作为惯性约束聚变脉冲整形系统的传输介质,能有效抑制受激拉曼散射,不但信号衰减较小,而且中心凹陷程度较低.

全光纤高功率被动锁模掺铥光纤激光器

利用非线性光环形镜(NOLM)的可饱和吸收特性实现了可自启动的2μm全光纤高能量被动锁模掺铥光纤激光器。当泵浦功率大于3W时,激光器工作在连续或不稳定脉冲运转状态;泵浦功率达到4.69W后,输出为自启动锁模脉冲,重复频率4.26MHz,中心波长2 061.5nm,光谱半极大宽度18.1nm,平均输出功率8.8mW;继续增加泵浦功率到最大值7.56W,可以得到中心波长2 062.2nm、光谱半极大宽度17.1nm、斜率效率为6.2%、脉冲宽度和能量分别为424fs和65.6nJ的稳定锁模脉冲。这是目前已报道的在未经放大情况下脉冲能量最高的2μm锁模脉冲光纤激光器。

自研20μm/400μm保偏光纤基于振荡器种子实现4 kW突破

高功率窄线宽光纤激光器在相干合成、光谱合成以及非线性频率转换等领域发挥了重要的作用,吸引了大量国内外研究人员的广泛关注。近年来,华中科技大学武汉光电国家研究中心光纤激光技术团队持续进行优秀的国产化高功率窄线宽线偏振光纤激光技术的研究工作,2022年,课题组采用基于振荡器的种子源加自研的保偏掺镱光纤先后实现单正向1.2 kW和单反向3.2 kW的线偏振窄线宽光纤激光输出。近期,课题组进一步优化保偏掺镱光纤的掺杂组分,并改良振荡器种子源设计来抑制窄线宽保偏放大过程中的TMI和受激布里渊散射(SBS)效应,最终实现了输出功率4.1 kW的窄线宽线偏振全光纤激光输出。

高功率光子晶体光纤激光器及其关键技术

与常规双包层光纤相比,空气包层大模面积光子晶体光纤更适用于高功率激光器的研制。介绍了高功率光子晶体光纤激光器研究的最新进展,分析了耦合系统和谐振腔设计中所存在的不利于功率提高的因素,指出低损耗的熔接技术是光子晶体光纤激光器达到更高功率的关键。

美国Fiberguide公司多模光纤保证高功率激光的可靠传输

科研、军事、工／商业应用中往往需要庞大笨重、不便于操作的关节臂来传输高功率激光。为了提供一种更高效的激光传输方式，美国Fiberguide公司研制出新型多模突变光纤。

美国Fiberguide公司的多模光纤保证高功率激光的可靠传输

在科研、军事、工业和商业的应用中,往往需要庞大、笨重、不便于操作的关节臂来传输高功率激光。为了提供一种更高效的激光传输方式,英国豪迈集团公司的子公司——美国Fiberguide公司研制出一种新型多模突变光纤。这种光纤轻便、灵活,无需笨重的关节臂,可以保证高功率激光束进行可靠、便捷的传输。它的接头具有气隙设计,

高功率光纤激光器用双包层光纤参数设计

非线性效应(SBS、SRS)、光纤侧表面散热能力及光纤端面破坏等因素的存在限制了光纤激光器输出功率的进一步提高。为实现单纤千瓦级近衍射极限激光输出,大模面积双包层光纤(LMA DCF)的特性参数,包括纤芯及内包层直径、数值孔径、吸收系数、光纤长度等的设计至关重要。

高功率光纤激光器的研究进展

文章扼要地介绍国际上高功率光纤激光器的进展状况,重点介绍近几年国内外高功率光纤激光器与放大器的发展水平和动向。

单频多模磁绝缘线振荡器的3维数值模拟

为解决实验中经常遇到的输出微波频率不纯问题,提出一种新型磁绝缘线振荡器,采用2维周期慢波结构,使对称模式和低阶非对称模的工作频率相同,在模式竞争条件下得到纯频微波输出。利用3维电磁场软件计算表明,新型磁绝缘线振荡器的慢波结构的对称模式和低阶非对称模的π模谐振频率相同;3维粒子模拟计算表明,在450 kV,40 kA输入条件下,微波输出平均功率由2.4 GW提升至2.8 GW,输出模式为多种模式混合,频率为单一的1.22 GHz。

大模场双包层光纤熔接的功率对准技术研究

为了提高高功率光纤激光器中大模场双包层光纤的熔接质量,采用NUFERN 20/400μm双包层光纤搭建了光功率对准系统,对大模场双包层光纤中存在包层光以及纤芯中只有基模和存在高阶模时光纤径向偏移与耦合效率的关系进行了理论分析和实验验证。结果表明,大模场双包层光纤中包层光和纤芯中高阶模的存在使耦合效率对径向偏移变化的敏感度降低,滤除包层光和高阶模后耦合效率随光纤径向偏移量呈高斯型变化;使用光功率对准系统搭建千瓦级双端抽运激光系统,最大输出功率约1170W,光光转换效率约73%,光束质量约1.22,实现了千瓦级准单模输出。光功率对准技术能够实现待熔光纤的精确对准,对高功率光纤激光器输出性能的提升有重要意义。

大模场高功率泵浦耦合器研究

主要介绍了大模场高功率泵浦耦合器原理及研制。通过两种型号7×1大模场高功率泵浦耦合器的研制,对比分析腰束长度、腰束横截面光纤排列及锥区长度对7×1大模场高功率泵浦耦合器输出效率的影响。

新型主振荡器功率放大系统的研究

该文设计了一种基于液晶聚合物(LCP)的主振荡器功率放大(MOPA)系统,整个系统在结构上划分为电光强度调制器、窄线宽连续种子源等部分。在具体设计过程中可以实现对纳秒脉冲信号的转换,继而得到对应的拉盖尔-高斯光,该过程采用的核心方法是空间相位转换法,最终得到了20.1 W的LP_(01)模输出,并且保持了较高的稳定性。另外通过LCP涡旋波片得到了高质量的径向偏振光输出,重复频率与功率均值分别为10 kHz、19.5 W,可以达到极高的转换效率和模式纯度分别为97%、88.5%,在满足纯度要求的同时能够达到较高的功率,显示出广阔的应用前景。

Ka波段过模表面波振荡器数值模拟

为解决毫米波雷达对高功率微波源的急迫需求,采用Magic粒子模拟程序和CST高频仿真软件设计了一种工作在Ka波段的高功率表面波振荡器(Surface-wave Oscillator,SWO),该器件具有过模慢波结构,在中等电压(420kV)有较高的注波互作用效率。模拟结果表明这种器件在9.5个周期下能产生650MW输出功率的微波,转换效率达19.3%。

高功率掺镱有源光纤研究及发展

本文介绍了国内外高功率掺镱有源光纤制备技术的研究及发展。

LD泵浦高平均功率、高光束质量掺镱光纤激光振荡器与放大器研究进展

综述了近年来公开报道的LD泵浦光纤激光器的研究进展及典型结果,分为光纤激光振荡器、光纤激光放大器和“振荡+放大一体化”激光器3个部分进行介绍。在光纤激光振荡器部分,介绍了空间结构光纤振荡器和全光纤结构光纤振荡器的发展及典型结果;在光纤放大器部分,重点对大于5 kW功率的典型光纤放大器进行介绍;最后,对改进的“振荡+放大一体化”激光器的典型结果及技术优势进行介绍。