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双端输出全光纤振荡器突破8 kW高功率输出

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强激光与粒子束 2023年第8期35卷 23-25页

作者：刘佳琪曾令筏史尘吴函烁王鹏奚小明张汉伟王小林习锋杰国防科技大学前沿交叉学科学院长沙410073 国防科技大学南湖之光实验室长沙410073 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室长沙410073

双端输出光纤激光振荡器可以通过一个单谐振腔结构实现两路激光输出,能够减少高功率光纤激光系统的体积和成本,在工业领域有着很好的应用前景。基于双端泵浦谐振腔结构,采用稳波长981nm光纤耦合半导体激光器(LD)泵浦纤芯/包层直径为30/... 详细信息

双端输出光纤激光振荡器可以通过一个单谐振腔结构实现两路激光输出,能够减少高功率光纤激光系统的体积和成本,在工业领域有着很好的应用前景。基于双端泵浦谐振腔结构,采用稳波长981nm光纤耦合半导体激光器(LD)泵浦纤芯/包层直径为30/400μm的双包层掺镱光纤,首次实现了总功率大于8 kW的双端输出光纤激光振荡器。在总最高泵浦功率为10.951 kW时,A端输出功率为3769 W,B端输出功率为4400 W,总功率为8169 W,激光器光-光转换效率74.6%,A、B端激光光束质量M2因子分别约2.13和2.36。在最高输出功率时,两端输出激光中均未观察到动态模式不稳定效应(TMI)和受激拉曼散射(SRS),通过进一步增加泵浦功率,有望实现更高功率的激光输出。

关键词：光纤激光器双端输出光纤激光振荡器受激拉曼散射模式不稳定效应光纤盘绕

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变纤芯直径掺镱光纤激光器:现状与趋势

中国激光 2022年第21期49卷 1-29页

作者：王小林文榆钧张汉伟奚小明史尘杨保来王鹏潘志勇王泽锋许晓军陈金宝国防科技大学前沿交叉学科学院湖南长沙410073 脉冲功率激光技术国家重点实验室湖南长沙410073 高能激光技术湖南省重点实验室湖南长沙410073

为了抑制高功率光纤激光器中的非线性效应,纤芯直径沿着长度方向变化的增益光纤(简称变纤芯直径增益光纤)常被作为激光器的增益介质。变纤芯直径增益光纤主要包括单锥形光纤、纺锤形光纤和马鞍形光纤等,该类光纤同时具有光束质量保持和... 详细信息

为了抑制高功率光纤激光器中的非线性效应,纤芯直径沿着长度方向变化的增益光纤(简称变纤芯直径增益光纤)常被作为激光器的增益介质。变纤芯直径增益光纤主要包括单锥形光纤、纺锤形光纤和马鞍形光纤等,该类光纤同时具有光束质量保持和模式不稳定效应抑制的能力,在高功率光纤激光器中有着广泛的应用前景。近年来,利用单锥形光纤已经实现了峰值功率为97 MW的飞秒脉冲激光,利用纺锤形光纤已经实现了功率为5 kW的连续激光。介绍了变纤芯直径增益光纤的优点和制作方法,对变纤芯掺镱单频/窄线宽光纤激光器、脉冲光纤激光器和高功率连续宽谱光纤激光器的发展现状进行了详细介绍,分析了变纤芯直径掺镱光纤激光器的发展趋势及其支撑万瓦级高功率连续激光输出的可行性。研究结果为高功率光纤激光器的发展提供了参考。

关键词：激光器光纤激光器变纤芯直径光纤非线性效应模式不稳定效应

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LD泵浦高亮度光纤激光器:设计、仿真与实现(特邀)

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红外与激光工程 2023年第6期52卷 103-131页

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

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)... 详细信息

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。

关键词：光纤激光器非线性效应模式不稳定激光亮度仿真软件

激光二极管直接后向泵浦的高光束质量万瓦光纤激光器

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物理学报 2022年第24期71卷 176-183页

作者：文榆钧王鹏奚小明张汉伟黄良金杨欢闫志平杨保来史尘潘志勇王小林王泽锋许晓军国防科技大学前沿交叉学科学院长沙410073 国防科技大学南湖之光实验室长沙410073 脉冲功率激光技术国家重点实验室长沙410073

高功率高光束质量光纤激光器在工业生产中得到了广泛应用,但其受到光纤中非线性效应等现象的制约,进一步功率提升严重受阻.本文基于大模场低数值孔径增益光纤搭建了激光二极管直接泵浦的全光纤激光放大器.通过改变增益光纤的弯曲直径,... 详细信息

高功率高光束质量光纤激光器在工业生产中得到了广泛应用,但其受到光纤中非线性效应等现象的制约,进一步功率提升严重受阻.本文基于大模场低数值孔径增益光纤搭建了激光二极管直接泵浦的全光纤激光放大器.通过改变增益光纤的弯曲直径,有效地提升了动态模式不稳定阈值,实现了最高功率10.53 kW,光光转换效率74.04%,光束质量因子M^(2)~2.88的激光输出.研究表明,在少模光纤激光放大器中,提升输出功率与改善光束质量的方法相互制约.不考虑光束质量时激光器可以较为简单的获得万瓦乃至更高功率输出;但是在提升功率的同时保持光束质量不退化是一件充满挑战且难度极大的工作.

关键词：掺镱光纤激光器模式不稳定效应弯曲直径

光纤激光仿真软件See Fiber Laser与光纤激光工具集SFTool

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中国激光 2017年第5期44卷 207-214页

作者：王小林吕品张汉伟谭姝丹肖虎段磊宋云波陶汝茂史尘周宇峰马鹏飞粟荣涛周朴许晓军徐帆江国防科学技术大学光电科学与工程学院湖南长沙410073 中国科学院软件研究所北京100190 广州中国科学院软件应用技术研究所广东广州511458

为了实现一款全国产、界面友好、使用简单、能够指导科研和产业设计的光纤激光仿真软件,进行了光纤激光仿真软件的开发研究。在光纤激光理论研究的基础上,初步开发了能够对高功率掺镱光纤激光器进行仿真的软件See Fiber Laser和能够对... 详细信息

为了实现一款全国产、界面友好、使用简单、能够指导科研和产业设计的光纤激光仿真软件,进行了光纤激光仿真软件的开发研究。在光纤激光理论研究的基础上,初步开发了能够对高功率掺镱光纤激光器进行仿真的软件See Fiber Laser和能够对光纤激光器相关参数进行计算的光纤激光工具集SFTool。介绍了两款软件的部分理论模型、基本功能和简单算例,该研究有望降低光纤激光器的研究和设计难度。

关键词：光纤光学仿真软件工具集受激拉曼散射光束质量模式不稳定

LD泵浦新型高功率掺镱光纤激光器研究(特邀)

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中国激光 2024年第19期51卷 215-229页

作者：王小林曾令筏叶云刘佳琪吴函烁王鹏杨保来奚小明张汉伟史尘习锋杰王泽锋周朴许晓军陈金宝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 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室湖南长沙410073

LD泵浦掺镱光纤激光器具有高功率、高效率、高光束质量等优点,在工业、科研等领域有着广阔的应用前景。随着工业等领域对激光器体积、重量、成本、可靠性等要求的提高,满足相关需求的光纤激光器应运而生。面向工业领域高功率和特殊领域... 详细信息

LD泵浦掺镱光纤激光器具有高功率、高效率、高光束质量等优点,在工业、科研等领域有着广阔的应用前景。随着工业等领域对激光器体积、重量、成本、可靠性等要求的提高,满足相关需求的光纤激光器应运而生。面向工业领域高功率和特殊领域高亮度的需求,笔者所在课题组提出了评估激光器性能的成本-体积-重量-功率比(CSWpP)和成本-体积-重量-亮度比(CSWpB)的概念,并对当前可降低CSWpP和CSWpB的各种激光器的结构进行了对比分析。重点介绍了满足低CSWpB和低CSWpP要求的LD泵浦双端输出光纤激光器和振荡放大一体化光纤激光器等新型光纤激光器的原理与优势。给出了两种新型光纤激光器的理论模型,并进行了仿真分析;同时,重点报道了2×5 kW双端输出光纤激光器、10 kW振荡放大一体化光纤激光器和2×4 kW近单模振荡放大一体化双端输出光纤激光器的最新研究结果。

关键词：光纤激光器 LD泵浦成本-体积-重量-功率比振荡放大一体化光纤激光器双端输出光纤激光器

4.05 kW monolithic fiber laser oscillator based on home-made large mode area fiber Bragg gratings

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Chinese Optics Letters 2018年第3期16卷 53-56页

作者： Baolai Yang Hanwei Zhang Qing Ye Haoyang Pi Chen Shi Rumao Tao Xiaolin Wang Xiaojun Xu College of Advanced Interdisciplinary Studies National University of Defense TechnologyChangsha 410073China Hunan Provincial Key Laboratory of lligh Energy Laser Technology Changsha 410073China Hunan Provincial Collaborative Inovation Center of High Power Fiber Laser Changsha 410073China Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics Chinese Academy of SciencesShanghai 201800China

With the increasing output power of the monolithic fiber laser oscillators,the stimulated Raman scattering(SRS)effect becomes one of the main limitations of power *** fiber with a larger mode area is an effective technique to mitigate the SRS,but,for the monolithic fiber laser oscillators,the difficulty of the inscription of the high-reflection fiber Bragg gratings(FBGs)increases with the fiber mode *** this work,we demonstrated a high-power monolithic fiber laser oscillator based on the home-made large mode area FBGs and ytterbium-doped fiber(YDF)with 25μm core diameters.A maximum output power of 4.05 kW is achieved at the central wavelength of-1080?nm with a total 915 nm pump power of-6.7 *** the operation of 4.05 kW,the intensity of the Raman Stokes light is-25 dB below the signal laser,and the beam quality(M^(2)-factor)*** the best of our knowledge,this is the first detailed report of the monolithic fiber laser oscillator with an output power beyond 4 kW.

关键词： Fiber Bragg gratings Fiber lasers High power fiber lasers High power lasers Large mode area fibers Stimulated scattering

拓展练兵内容提升救援能力——我市各地消防部队扎实开展现场急救培训

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消防与生活 2007年第4期 15-15页

作者：尘封

为进一步充实大练兵内容，全面提高消防官兵在灭火、抢险救援行动中现场救护能力，最大限度地减少人员伤亡，体现“救人第一”的指导思想，真正做到“生命至上”，最大限度地减少因抢救不及时或操作不当而造成的人员伤亡，自3月中旬起... 详细信息

为进一步充实大练兵内容，全面提高消防官兵在灭火、抢险救援行动中现场救护能力，最大限度地减少人员伤亡，体现“救人第一”的指导思想，真正做到“生命至上”，最大限度地减少因抢救不及时或操作不当而造成的人员伤亡，自3月中旬起，我市各地消防部队先后组织官兵扎实开展现场急救训练，深入、细致地学习了现场应急救护知识，

关键词：现场急救消防部队救援能力培训消防官兵现场救护人员伤亡救援行动

LD泵浦光纤激光放大器实现13 kW高光束质量输出

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强激光与粒子束 2022年第12期34卷 1-2页

作者：王鹏奚小明张汉伟杨保来史尘肖虎陈子伦潘志勇王小林王泽锋周朴许晓军陈金宝国防科技大学前沿交叉学科学院南湖之光实验室高能激光技术湖南省重点实验室长沙410073

光纤耦合半导体激光器(LD)泵浦的光纤激光放大器具有体积小、功质比高、稳定性好等优点,在工业加工和军事国防等诸多领域都有着广泛且重要的应用。然而,受限于器件制作工艺水平及光纤中的受激拉曼效应和模式不稳定效应,LD泵浦的光纤激... 详细信息

光纤耦合半导体激光器(LD)泵浦的光纤激光放大器具有体积小、功质比高、稳定性好等优点,在工业加工和军事国防等诸多领域都有着广泛且重要的应用。然而,受限于器件制作工艺水平及光纤中的受激拉曼效应和模式不稳定效应,LD泵浦的光纤激光放大器难以同时实现高功率及高亮度激光输出。为实现更高功率、更高亮度的光纤激光输出,需要结合现有的器件工艺水平并同时实现对放大器中的受激拉曼散射效应和模式不稳定效应的有效抑制。报道了基于单位自研大模场增益光纤成功实现13 kW功率、高光束质量激光输出。激光器采用主振荡功率放大结构,放大级采用单后向981 nm泵浦自研大模场增益光纤,在总泵浦功率为15 kW时,输出功率达到12.94 kW,光束质量M2因子约为2.85。通过进一步优化器件性能及光纤模式控制,有望实现更高功率、更高亮度的光纤激光输出。

关键词：光纤放大器高功率高光束质量模式不稳定受激拉曼散射