LD抽运高重复频率四通放大MOPA系统中的光纤相位共轭研究

报道了利用多模光纤作为相位共轭镜应用于重复频率 10 0Hz,脉宽 2 0ns的电光调Q四通放大LD抽运激光器的实验研究。由于光纤受激布里渊散射 (SBS)存在的阈值效应 ,可以抑止使用平面全反镜的四通放大系统中难以克服的放大级自振荡 (SO)和放大自发辐射 (ASE)效应 ,以获得高能量高光束质量的激光输出。实验中在 2 0ns,10 0Hz和注入光纤能量 4 6mJ的情况下获得了 4 1mJ的 10 6 4nm的基模激光输出。激光光束模式接近TEM0 0 模 ,且脉宽被压缩至 4 7ns。在使用了光纤相位共轭镜的四通放大技术后 ,很好地补偿了由板条放大器热效应造成的光斑畸变。输出光斑很好地复原了振荡级输出光斑的光强空间分布。

高重复频率高能量条件下锥度光纤相位共轭器特性的实验研究

使用最高重复频率可达1000 Hz的脉冲激光二极管抽运的电光调Q单纵模激光器作为种子源,经过两级预放大器和两级主功率放大器后获得高重复频率高能量的激光输出。然后使用此光源对由芯径为1 mm和400μm的石英光纤组合而成的大口径锥度光纤固体相位共轭镜在重复频率分别为1000,500和400 Hz情况下的受激布里渊散射反射率进行了详细的实验研究,并分别得到33.3%,41.2%和50.7%的最高反射率。实现了固体相位共轭镜在高重复频率大能量条件下大于50%的受激布里渊散射反射率。在重复频率为400 Hz时,激光脉冲宽度从24 ns压缩到6 ns,压缩比为4:1,且脉冲光滑无调制。

主振荡功率放大激光器中锥度光纤相位共轭镜的实验研究

锥度光纤作为相位共轭镜具有高反射率、高保真度等优点,将3根自制的、规格不同的锥度光纤相位共轭镜应用在重复频率100 Hz,脉宽28 ns的激光二极管(LD)抽运的高功率脉冲激光主振荡功率放大器(MOPA)系统中,对其受激布里渊散射(SBS)性能以及锥度区尺寸的影响进行了研究。结果表明,芯径大于400μm的大尺寸锥度光纤可以应用于高功率激光系统中,如选择较长的后端光纤长度以及适当的锥度区规格可获得较高的受激布里渊散射能量反射率和输出能量。在应用总长5.2 m,锥度区从400μm过渡到200μm的锥度光纤时,实验获得了高达85%的受激布里渊散射能量反射率和大于21 mJ的双通输出能量,激光脉宽被压缩到17 ns,最大峰值功率达到兆瓦量级。

带固体相位共轭镜的全固态脉冲抽运高重复频率大能量单纵模MOPA激光器

使用脉冲激光二极管抽运的单纵模激光器作为种子源,通过两级预放大器和两级主放大器的单通放大,得到重复频率400 Hz,单脉冲能量36.5 mJ,脉宽24 ns的单纵模激光输出,且输出光束质量为M2x=1.78,M2y=2.13。应用大口径锥度融石英光纤作为相位共轭镜,获得了大于50%的受激布里渊散射反射率,入射激光被压缩到6 ns左右,大幅提升了脉冲峰值功率;由于相位共轭特性,反射回的激光将沿原路返回再次通过主放大器,补偿了激光晶体中的相位畸变,并再次提取晶体中的能量进行有效放大。双通后输出重复频率400 Hz,单脉冲能量101.25 mJ,脉冲宽度6 ns左右的单纵模激光,峰值功率可高达16.8 MW,光束质量因子为M2x=1.74,M2y=1.93。可见,在应用该相位共轭镜双通过后,光束质量并没有继续恶化,而是有所提升;使用平面镜双通后的光束质量因子M2≈4,从而有效证实了该光纤相位共轭镜补偿畸变的作用。

激光二极管抽运电光调Q双通激光器中的光纤相位共轭

为了降低高重复频率脉冲固体激光器中热致光束畸变对光束质量的影响 ,在激光二极管抽运、电光调Q的Nd∶YAG激光双通放大系统中对多模石英光纤相位共轭镜进行了实验研究。激光重复频率 10 0Hz、脉宽 2 0ns。实验结果表明 :应用多模光纤能够显著改善放大级中热效应引入的波面畸变 ,双通获得近衍射极限的激光输出 ,并可大幅度压缩脉宽至 7ns,达到了 3∶1的压缩比。在受激布里渊散射阈值附近 ,实验中观察到相位共轭光光斑剧烈闪烁 ,而随着注入光纤能量的增大 ,闪烁现象渐渐消失 ,输出激光能量的稳定度提高 ,在注入能量 5 .3mJ的情况下 ,获得了 14 %的能量不稳定度 ,此时的反射率和退偏率分别为 32 .6 %和 7%。

锥度光纤受激布里渊散射相位共轭特性的参数优化

对光纤中受激布里渊散射(SBS)的耦合波方程进行了合理的近似和简化,在瞬态SBS过程的耦合波方程的基础上,构建了数值计算的模型。特别是对变芯径锥度光纤中的SBS耦合波方程进行数值求解,得到了受激散射过程中抽运光和斯托克斯光的功率在传播过程中的变化规律,并比较了光纤参数对SBS的影响,优化了锥度光纤作为高功率高重复频率激光二极管抽运固体激光器中的相位共轭镜应用中的参数,为其在改善光束质量中的应用提供了系统的参数优化规律。此外,将模拟数据与实验数据进行对比,验证了模型的合理性。