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同带泵浦千瓦级掺铥光纤激光器输出特性理论模拟

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中国激光 2022年第1期49卷 203-213页

作者：陶蒙蒙叶锡生叶景峰余婷全昭漆云凤冯国斌陈卫标中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室上海201800 西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室陕西西安710024

对793 nm、1.6μm和1.9μm三种不同泵浦波段下千瓦级掺铥光纤激光器的输出特性开展了数值模拟研究。在1 kW输出功率下,对不同泵浦波段的输出效率和热特性进行了对比分析。结果表明,在793 nm泵浦下,受益于交叉弛豫过程,量子效率可超过10... 详细信息

对793 nm、1.6μm和1.9μm三种不同泵浦波段下千瓦级掺铥光纤激光器的输出特性开展了数值模拟研究。在1 kW输出功率下,对不同泵浦波段的输出效率和热特性进行了对比分析。结果表明,在793 nm泵浦下,受益于交叉弛豫过程,量子效率可超过100%,但是其整体斜率效率依然不高,导致激光器产热严重,废热与输出功率比达80.8%,光纤端面温度也相对较高。在同带泵浦下,激光器效率得到明显提升,尤其是在1.9μm同带泵浦下,激光器斜率效率达90%以上,废热也得到显著抑制,使用低掺杂光纤时,增益光纤温度整体在50℃以内。对同带泵浦下掺铥光纤激光器的功率提升开展了初步估算和数值模拟,估算表明在同带泵浦下,掺铥光纤激光器的功率提升主要受限于受激布里渊散射、模式不稳定、外包层损伤以及光损伤等四个因素。数值模拟结果表明,同带泵浦下热载显著降低,掺铥光纤激光器的功率提升不会受到模式不稳定的影响,而外包层损伤和受激布里渊散射成为主要的限制因素。对于1.6μm和1.9μm同带泵浦,在25μm芯径尺寸下,激光器最高输出功率可分别达5.9 kW和12.7 kW。

关键词：激光器光纤激光器同带泵浦热效应热载功率提升

1342 nm 2.8 ns电光腔倒空Nd: YVO激光器

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物理学报 2023年

作者：姚铭杰葛文琦颜博霞张鸿博中国科学院微电子研究所中国科学院大学光电学院中国科学院空天信息创新研究院

本文对1342 nm波长的电光腔倒空调Q的Nd: YVO4激光器进行了理论与实验研究。理论计算了电光开关下降沿时间对腔倒空激光器输出脉宽的影响。在实验中，采用880 nm准连续激光二极管同带泵浦Nd: YVO4激光器，在1 kHz重复频率下，通过电光... 详细信息

本文对1342 nm波长的电光腔倒空调Q的Nd: YVO4激光器进行了理论与实验研究。理论计算了电光开关下降沿时间对腔倒空激光器输出脉宽的影响。在实验中，采用880 nm准连续激光二极管同带泵浦Nd: YVO4激光器，在1 kHz重复频率下，通过电光腔倒空方式，得到最大平均功率210 mW(单脉冲能量0.21mJ)、脉冲宽度2.8 ns的1342nm激光输出，光束质量因子M2优于1.2。通过周期极化铌酸锂晶体(Periodically Poled Lithium Niobate， PPLN) 进行腔外倍频，获得脉冲宽度1.8 ns的671 nm波长可见激光。据我们所知，这是目前1.3μm波长主动调Q的Nd固体激光器产生的最窄脉冲宽度。

关键词： 1342nm Nd:YVO 激光器同带泵浦电光腔倒空纳秒激光器

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同方期刊数据库

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同带泵浦的万瓦级三包层掺镱光纤

中国激光 2021年第13期48卷 203-206页

作者：张磊楼风光王孟于春雷胡丽丽肖起榕李丹闫平巩马理中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室上海201800 清华大学精密仪器系北京100084 国科大杭州高等研究院浙江杭州310024

同带泵浦是提升单纤输出能力的有效手段。在传统双包层光纤研究的基础上,为了进一步提高涂覆层的耐受性,本课题组制备了适用于同带泵浦的三包层大模场掺镱光纤,使大部分泵浦光束缚在含氟石英层内传输,大大减轻了泵浦光对低折射率涂层的... 详细信息

同带泵浦是提升单纤输出能力的有效手段。在传统双包层光纤研究的基础上,为了进一步提高涂覆层的耐受性,本课题组制备了适用于同带泵浦的三包层大模场掺镱光纤,使大部分泵浦光束缚在含氟石英层内传输,大大减轻了泵浦光对低折射率涂层的冲击。基于所研制的三包层光纤搭建了全光纤化主控振荡功率放大器,实现了9010 W激光输出,激光中心波长为1080 nm,斜率效率为80.5%。三包层光纤的使用对万瓦级以上高功率激光光纤的长期可靠运行具有重要意义。

关键词：光纤光学掺镱光纤三包层光纤同带泵浦主振荡功率放大器

后向同带泵浦光纤激光实现大于8千瓦高光束质量输出

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光学学报 2022年第14期42卷 223-225页

作者：李瑞显吴函烁肖虎冷进勇周朴国防科技大学前沿交叉学科学院湖南长沙410073

由于受激拉曼散射(SRS)和横模模式不稳定(TMI)效应的共同制约,实现高功率输出的同时保持高光束质量存在一定的困难。基于后向同带泵浦方案,在自研30μm/250μm常规双包层掺镱光纤中实现了高功率(8.38 kW)、高光束质量(光束质量因子M^(2)... 详细信息

由于受激拉曼散射(SRS)和横模模式不稳定(TMI)效应的共同制约,实现高功率输出的同时保持高光束质量存在一定的困难。基于后向同带泵浦方案,在自研30μm/250μm常规双包层掺镱光纤中实现了高功率(8.38 kW)、高光束质量(光束质量因子M^(2)为1.8)的激光输出。SRS和TMI得到了有效抑制,但功率的进一步提升受限于泵浦功率。

关键词：激光器光纤激光器同带泵浦后向泵浦受激拉曼散射横模模式不稳定

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国产两万瓦级同带泵浦掺镱双包层光纤

中国激光 2022年第7期49卷 91-96页

作者：衣永青刘君沈一泽李峰云韩志辉杨鹏庞璐林宏奂王建军中国电子科技集团公司第四十六研究所天津300220 中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900

同带泵浦是目前实现高功率光纤激光器的主要技术之一。报道了一种自主研制的同带泵浦掺镱双包层光纤,采用改进的化学气相沉积工艺结合液相掺杂工艺,通过纤芯组分设计和制棒工艺优化,提高了高掺杂光纤纤芯折射率的均匀性。基于所研制的47... 详细信息

同带泵浦是目前实现高功率光纤激光器的主要技术之一。报道了一种自主研制的同带泵浦掺镱双包层光纤,采用改进的化学气相沉积工艺结合液相掺杂工艺,通过纤芯组分设计和制棒工艺优化,提高了高掺杂光纤纤芯折射率的均匀性。基于所研制的47μm/400μm光纤搭建了全光纤化主振荡功率放大器,采用同带泵浦方式,实现了高受激拉曼散射(SRS)抑制比的20.88 k W激光输出,中心波长为1080 nm,斜率效率为82.7%。这是目前国产光纤以同带泵浦方式实现的最高功率。

关键词：光纤光学掺镱双包层光纤气相/液相掺杂工艺同带泵浦

同带泵浦的1.617μm波长Er:YAG主、被动调Q激光器

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同带泵浦的1.617μm波长Er:YAG主、被动调Q激光器

作者：张富斌湘潭大学

学位级别：硕士

位于“人眼安全”波段的1.617μm高能量调Q脉冲激光在激光测距、远程遥感、激光雷达和中红外激光的产生等领域具有广泛的应用价值和发展前景。目前,通过半导体激光二极管(LD)同带泵浦Er:YAG晶体是高效获得1.617μm波长激光最有效的方式... 详细信息

位于“人眼安全”波段的1.617μm高能量调Q脉冲激光在激光测距、远程遥感、激光雷达和中红外激光的产生等领域具有广泛的应用价值和发展前景。目前,通过半导体激光二极管(LD)同带泵浦Er:YAG晶体是高效获得1.617μm波长激光最有效的方式之一。本论文分别基于主动调Q和被动调Q两种方法对1.617μm波长的脉冲激光进行实验研究。实验利用1532 nm LD作为同带泵浦源,获得了高效率、高能量和窄脉宽的1.617μm波长的稳定脉冲激光输出。主要内容包括:(1)采用1532 nm LD作为同带泵浦源,实现了基于加压式磷酸钛氧铷(RTP)电光调Q的1.617μm波长Er:YAG脉冲激光的输出。实验上,研究了100 Hz、500 Hz、1 kHz和2 kHz重复频率下Er:YAG调Q激光器输出脉冲宽度随入射泵浦功率的变化关系。随着泵浦功率的增加,激光器的脉宽大体成变窄的趋势,实验获得的最窄脉冲宽度约为70 ns。相应地,输出脉冲能量随泵浦功率的增加而增大,实验获得的最大脉冲能量约为4.7 mJ。(2)采用1532 nm LD作为同带泵浦源,实现了基于Cr:ZnSe晶体被动调Q的1.617μm波长Er:YAG脉冲激光的输出。实验首先对Cr:ZnSe的可饱和吸收参数进行了测量。测量结果表明Cr:ZnSe晶体在1.617μm波长处具有优异的可饱和吸收性能。然后研究了输出耦合镜透过率为10%和20%两种情况下的激光器的输出特性。当输出耦合镜透过率为20%时,激光器工作波长位于1.617μm。实验获得的最大脉冲重复频率、最大脉冲能量和最窄脉冲宽度分别为1.656 kHz、0.3 mJ和330 ns。脉冲间抖动小于2%,表明激光器工作在稳定的调Q状态。

关键词：同带泵浦 Er:YAG激光器主动调Q 被动调Q

同带泵浦Ho^(3+)激光晶体1.2μm波段红外激光阈值功率（英文）

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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红外与毫米波学报 2017年第1期36卷 20-23页

作者：陈秀艳张沛雄姜华卫杭寅冯衍中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息技术研究中心上海201800 沈阳师范大学物理科学与技术学院辽宁沈阳110034

为探索同带泵浦掺杂Ho^(3+)激光晶体1.2μm波段红外激光输出,采用掺杂浓度为1 at%的Ho^(3+):LLF激光晶体作为激光增益介质,应用两种典型准三能级理论模型,计算了Ho^(3+)在5I6和5I8能级间跃迁辐射1.19μm激光的阈值功率,分析了泵浦光和... 详细信息

为探索同带泵浦掺杂Ho^(3+)激光晶体1.2μm波段红外激光输出,采用掺杂浓度为1 at%的Ho^(3+):LLF激光晶体作为激光增益介质,应用两种典型准三能级理论模型,计算了Ho^(3+)在5I6和5I8能级间跃迁辐射1.19μm激光的阈值功率,分析了泵浦光和激光束腰半径、激光晶体长度、吸收损耗、腔镜反射率等参量与阈值功率的变化关系,得出了吸收损耗是影响阈值功率最敏感因素的重要结论,确定了泵浦阈值功率的范围,为后续1.2μm波段红外激光实验研究提供了可靠的理论参考数据.

关键词： 1.2μm红外激光同带泵浦 Ho3+激光晶体阈值功率

双向同带泵浦光纤激光实现大于6 kW的近单模输出

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红外与激光工程 2021年第11期50卷 438-440页

作者：李瑞显吴函烁肖虎冷进勇周朴国防科技大学前沿交叉学科学院湖南长沙410073

高功率光纤激光器具有电光效率高、光束质量好、结构紧凑、可柔性操作等特点,已经在多个领域得到广泛应用。同带泵浦具有泵浦亮度高、热管理方便等优势,是实现高功率高光束质量光纤激光器的有效途径。2010年,IPG公司利用同带泵浦技术实... 详细信息

高功率光纤激光器具有电光效率高、光束质量好、结构紧凑、可柔性操作等特点,已经在多个领域得到广泛应用。同带泵浦具有泵浦亮度高、热管理方便等优势,是实现高功率高光束质量光纤激光器的有效途径。2010年,IPG公司利用同带泵浦技术实现了10 kW单模光纤激光输出,并于2012年进一步将功率提升至20 kW。自此同带泵浦成为国内外高功率光纤激光领域的研究热点。

关键词：高功率光纤激光器同带泵浦光束质量单模光纤激光电光效率单模输出功率提升 IPG

(1+1)型泵浦增益一体化光纤实现同带泵浦万瓦激光输出

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中国激光 2021年第18期48卷 203-204页

作者：代江云刘念李峰云贺红磊沈昌乐吕嘉坤孙仕豪张立华姜蕾郭超陶汝茂张昊宇刘玙高聪王建军林宏奂景峰中国工程物理研究院激光聚变研究中心

(N+1)型泵浦增益一体化光纤通常由一根有源信号纤和至少一根无源泵浦纤紧密贴合并共同被包层包覆而成,它是集泵浦注入、增益放大、热管理于一体的复合功能光纤。(N+1)型泵浦增益一体化光纤集中体现了长距离分布式侧面泵浦技术的优势,是... 详细信息

(N+1)型泵浦增益一体化光纤通常由一根有源信号纤和至少一根无源泵浦纤紧密贴合并共同被包层包覆而成,它是集泵浦注入、增益放大、热管理于一体的复合功能光纤。(N+1)型泵浦增益一体化光纤集中体现了长距离分布式侧面泵浦技术的优势,是万瓦级激光输出的有效技术途径。2004年开始,英国南安普顿大学的研究团队率先开展了泵浦增益一体化光纤的研究工作。

关键词：激光输出侧面泵浦复合功能源信号增益放大同带泵浦研究团队包层