LD泵浦高亮度光纤激光器:设计、仿真与实现(特邀)

作     者：王小林 王鹏 吴函烁 叶云 曾令筏 杨保来 奚小明 张汉伟 史尘 习锋杰 王泽锋 韩凯 周朴 许晓军 陈金宝 Wang Xiaolin;Wang Peng;Wu Hanshuo;Ye Yun;Zeng Lingfa;Yang Baolai;Xi Xiaoming;Zhang Hanwei;Shi Chen;Xi Fengjie;Wang Zefeng;Han Kai;Zhou Pu;Xu Xiaojun;Chen Jinbao

作者机构：国防科技大学前沿交叉学科学院湖南长沙410073 国防科技大学南湖之光实验室湖南长沙410073 

出 版 物：《红外与激光工程》 (Infrared and Laser Engineering)

年 卷 期：2023年第52卷第6期

页      面：103-131页

核心收录：

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 08[工学] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：湖南省杰出青年基金(2023JJ10057) 长沙市杰出创新青年培养计划(kq2206006) 基础科研计划(JCKY2021525B015) 

主　　题：光纤激光器 非线性效应 模式不稳定 激光亮度 仿真软件 

摘      要：LD泵浦掺镱光纤激光器具有低成本、高效率、高光束质量等优点,在工业、科研、国防等领域有着广泛的应用。在大部分实际应用中,由功率和光束质量决定的亮度是影响光纤激光器实际作用性能的核心指标。受到非线性效应(尤其是受激拉曼散射)和模式不稳定效应的限制,当前高亮度掺镱光纤激光器输出功率提升遭遇了明显的技术瓶颈。为了抑制非线性效应和模式不稳定效应,在传统方法的基础上,提出了变纤芯直径光纤和优化泵浦波长等成体系的方法以提升光纤激光器的输出功率;为了有效提高对光纤激光器的设计研发能力,提出并开发了具有自主知识产权的光纤激光仿真软件SeeFiberLaser。首先,介绍了影响宽谱高功率掺镱光纤激光器亮度提升的主要限制因素,给出了各个限制因素的抑制方法;其次,利用自研光纤激光仿真软件SeeFiberLaser对提升光纤激光器功率的方法进行优化设计,并对工业常用的振荡器和高亮度光纤激光放大器进行仿真优化;然后,介绍课题组采用后向泵浦、变纤芯直径光纤和优化泵浦波长等方法提升激光功率,实现的6~10 kW高亮度功率光纤激光器;最后,对更高亮度光纤激光器的技术方案进行讨论和展望,提出了无源器件集成化、增益传能光纤一体化等思路,提出了基于变纤芯直径增益传能一体化光纤和集成化无源器件的新型高功率近单模光纤激光器技术方案。