双包层光纤的侧面泵浦耦合技术

泵浦耦合技术是获得高功率光纤激光器的关键技术之一。双包层光纤侧面泵浦耦合技术通过双包层光纤侧面将泵浦光耦合入内包层 ,相对于光纤端面泵浦耦合技术有很多优点。针对于双包层光纤激光器的特点 ,已经发展了多种光纤侧面泵浦耦合技术。概述了目前已经在实验中采用的光纤侧面泵浦耦合技术 。

掺镱双包层光纤激光器及其泵浦耦合技术

掺镱双包层光纤激光器是目前激光技术研究领域最具活力的研究课题之一,有着巨大的应用前景。本文详细介绍了掺镱双包层光纤激光器的发展概况及最新进展,并就国内和国外两种情况进行了对比分析。阐述了掺镱双包层光纤的结构、能级结构和光谱特性。综合论述了掺镱双包层光纤激光器的端面泵浦和侧面泵浦耦合技术,并分析了掺镱双包层光纤激光器的发展趋势及应用前景。

三点抽运的高功率双包层光纤激光器优化设计

采用侧面抽运技术的三点抽运的高功率双包层光纤激光器是多点抽运的高功率双包层光纤激光器中最简单最基本的形式。为了研究其抽运参数的优化,以便在相同的抽运光功率下获得最大的激光输出功率,首先从掺Yb双包层光纤激光器的速率方程出发,得到了总体抽运损耗功率的表达式,然后根据总体抽运损耗功率最小化的原则,对三点抽运的高功率双包层激光器进行了优化设计,得到了最优抽运点选取的解析表达式。数值仿真分析表明,优化后的光纤激光器输出功率较优化前有所提高,尤其是对于优化前抽运光的总体损耗功率较大时更为明显。三点抽运的高功率双包层光纤激光器的优化结果很有意义,也为多点抽运的双包层光纤的优化设计提供了思路。

高功率单模Er^(3+)∶Yb^(3+)共掺双包层光纤激光器

给出了单模输出的铒镱共掺双包层光纤激光器(EYDCFL)的数值分析及最新实验结果.基于速率方程及功率传输方程,对单模EYDCFL进行数值分析,从理论上对其性能进行优化.然后,在相同条件下进行了EYDCFL的实验研究.描述了输出激光功率随入纤泵浦功率和光纤长度的变化以及输出激光波长随光纤长度的变化.在光纤长度为6.3m时,获得了波长为1566nm、最大功率为2.2W的单模激光输出,整体光-光转换效率22%,这是目前国内用该类光纤获得的最高单模输出功率.

高功率多模铒镱共掺双包层光纤激光器的研究

为了获得尽可能高的输出功率以满足应用需求,分别以实验和数值分析的方法对铒镱共掺双包层光纤激光器的性能进行了进一步研究。实验上,采用加拿大国家光学研究所生产的EY805型铒镱共掺双包层多模光纤作为增益介质,描述了输出功率随入纤抽运功率以及光纤长度的变化,在光纤长度为1.8m的情况下,获得了3.5W的最大输出功率,光-光转换效率达31.8%。基于速率和传输方程,对该铒镱共掺双包层光纤激光器进行了数值模拟,在相同光纤长度下,计算的最大输出功率约4.4W,光-光转换效率40%,比实验结果要高。讨论了进一步对该光纤激光器性能进行优化的措施。该结果对于促进铒镱共掺双包层光纤激光器的实用化及其性能改进具有重要意义。

双包层光纤激光器泵浦阈值的解析表达式

对连续运行时双包层光纤激光器阈值的优化问题进行了分析。从速率方程组出发,在不忽略光纤损耗系数和保留再发射项主导部分的近似条件下推导出了双包层光纤激光器阈值泵浦功率的显函数解析表达式,得到了光纤激光器产生振荡所需的最小光纤长度的显函数解析解;还给出了泵浦光子数密度和上能级粒子数密度沿光纤方向随光纤长度变化的显函数解析解。最后和其他文献中在忽略泵光再发射项和激光损耗的近似条件下得到的结果进行了比较和分析。

半导体激光器侧面泵浦双包层光纤技术

泵浦耦合技术是研究高功率光纤激光器和光纤放大器的关键技术,而侧面泵浦耦合技术又是通过泵浦耦合技术获取高功率光纤激光器的未来发展趋势。它是通过双包层光纤的侧面将泵浦光耦合进内包层,对纤芯进行泵浦。目前已经提出并且实现了多种侧面泵浦耦合技术。详细叙述了各种耦合方案的工作原理,并对其耦合效率,输出功率,工艺难易进行了分析和对比,最后根据制作工艺和耦合原理将其进行了分类。

高功率双包层光纤激光器抽运技术的方案分析

介绍了高功率光纤放大器双包层光纤的结构特点和双包层抽运的基本原理,在此基础上对高功率双包层光纤激光器的抽运关键技术作了分析,详细讨论了端面抽运技术、熔锥侧面抽运技术、内嵌反射镜抽运技术、角度抛光侧面抽运技术和V形槽侧面抽运技术等多种侧面抽运技术的结构及系统性能参数,并对各种侧面抽运技术的优缺点作了比较分析。研究结果表明,侧面抽运比端面抽运更有利于获得高功率激光输出,而在侧面抽运技术中则以V形槽侧面抽运技术为佳。

V型槽侧面抽运的光学耦合模型的研究

V型槽侧面耦合是目前双包层光纤抽运光耦合的方法之一。本文提出了一种二透镜光学系统的耦合模型,并利用几何光学的ABCD矩阵分析和计算了透镜焦距与激光二极管阵列(LD-Arrays),透镜,双包层光纤(DCF)三者之间间距的关系,同时通过计算确定了V型槽所开的最佳角度。通过数值模拟计算发现透镜焦距的选取在很小范围内会引起两透镜间距的剧烈变化而且激光二极管与透镜的间距以及两透镜间的间距主要取决于靠近激光二极管那个透镜的焦距大小。本文的分析和计算对V型槽侧面抽运的光学耦合系统中透镜焦距的选取以及LD,透镜,DCF三者之间间距的设置的最优化提供了理论指导。

掺镱双包层光纤激光器研究

主要从速率方程的角度对稳态条件下线型腔内泵浦光和信号光的传播方程进行推导 ,并在此基础上进行了仿真实验 ,得到了激光输出功率与输入功率和光纤光度的关系 ,以及不同泵浦方式对输出功率的影响 ,最后针对环形腔双包层激光器进行了粗略推导和仿真。

侧面抽运的掺Yb双包层光纤激光器

利用光纤角度磨抛侧面耦合新技术研究了侧面抽运的掺Yb双包层光纤激光器。实验上采取新的加工工艺获得了端面具有小锐角磨抛斜角的多模光纤 ,专门设计的高精密机械调整结构有效地将多模光纤的斜面和双包层光纤的侧面精确对准 ,通过不同的折射率匹配材料进行的研究 ,发现折射率匹配材料对于注入功率和抽运效率都有较大影响。实验中通过光纤角度侧面耦合器能够注入 1.12W抽运光进入双包层光纤 ,侧面耦合效率最高可达 80 %。将该侧面耦合技术用于侧面抽运的掺Yb双包层光纤激光器 ,在单个尾纤输出的半导体激光器侧面抽运下得到光纤激光器的最大连续激光输出功率 2 82mW ,斜率效率为 5 5 .5 %。实验结果表明 ,光纤角度磨抛耦合技术是掺Yb双包层光纤激光器的一种简单有效的侧面抽运方式。

选用国产元件的CW1.8W掺Yb^(3+)双包层光纤激光器

给出一种全部国产器件的双包层光纤激光器,自行研制了D形内包层双包层光纤和耦合系统。该激光系统连续输出功率为1.8W,阈值情况下的激光3dB带宽为0.33nm。

双端泵浦掺铥光纤激光器的实验研究

实验研究了半导体激光器双端泵浦的掺铥双包层光纤激光器,获得了最大功率为4.72 W的连续激光输出,在该输出功率下的中心波长为1 997.6 nm并且光谱范围较宽。实验中所采用两个半导体激光器泵浦源的最大入纤功率分别为11.48 W和8.74 W,对应中心波长分别为790.1 nm和787.2 nm。激光器斜率效率为33%。实验分析得出决定耦合系统耦合效率的主要环节是入纤过程中的损耗,包括光纤端面的不理想以及泵浦聚焦光斑与光纤不匹配。实验也证明影响功率提高的关键因素还在于输出端二色镜对激光的透过率和掺杂浓度一定下的增益光纤长度。

双包层光纤激光器的抽运技术研究新进展

抽运方法是影响双包层光纤激光器输出功率的关键因素。综述了国内外现有双包层光纤激光器所用的几种抽运 方式,特别是对各种侧面抽运技术作了详细的介绍。选择合适抽运方式对提高双包层光纤激光器的性能具有重要的意义。