光纤激光器中红外差频多波长激光产生

阐述了多芯光纤的优点和结构,介绍了多芯光纤激光器达到大的输出功率的机理和同相位模式的选模和耦合原理,最后介绍了近年多芯光纤激光器的研究进展。

中红外调q脉冲光纤激光器在光电对抗、激光微创手术、工业加工和非线性波长变换等领域有着重要的应用前景,已引起了国内外研究者的高度关注。2012年开始,美国亚利桑那大学的zhu等报道了利用fe3+…znse晶体和石墨烯作为可饱和吸收体被动调q掺er3+zblan光纤激光器和被动调q掺ho3+zblan光纤激光器,所实现的最长波长为2.93μm,最高脉冲能量为2.0μj。近年来,我国在2μm波段脉

中红外光纤激光光源在生物医疗、环境监测、材料加工、国防等领域有着重要的应用前景,近年来引起了国内外科研工作者的极大兴趣。2009年,日本京都大学tokita等采用高浓度掺铒zblan光纤实现了目前3μm波段最高功率的24w激光输出。2011年,加拿大拉瓦尔大学bernier等结合高浓度掺铒zblan光纤和氟化物光纤光栅,实现了20.6w2.825μm的全光纤单模光纤激光输出。然而,高掺杂铒zblan光纤导致抽运吸收过高而大幅产热,使激光系统需要引入额外特殊设计的冷却装置。

为了实现多波长激光输出,提出了一种改进的多波长主动锁模光纤环形激光器,采用集成级联采样光纤光栅进入激光腔形成稳定的多种波长激光的方法,进行了理论分析和实验验证。结果表明,双环形腔结构对于所有波长激光,其腔长度是一致的,从而可以用相同的锁模信号实现所有波长的同步锁模。实验中光纤环形激光器成功实现了以1.6nm为间隔的波长多达14个;它的输出功率大于0dbm,边模抑制比约30db,最高模式锁模频率为1.05ghz,输出脉冲序列的脉宽是216ps。这一结果对光纤传输系统设计是有帮助的。

基于多模光纤(mmf)引入的偏振烧孔(phb)效应,研制了一种环形双波长掺铒光纤(edf)激光器。单模光纤(smf)-mmf-smf组成的结构使mmf不同偏振方向的反射模在波长上分开,利用phb效应实现双波长的输出,输出波长间隔可通过改变mmf的长度改变。实验对比了1.6m和3.0m长的mmf输出波谱特性,结果表明,通过增加mmf的长度,不但可以使输出波长的波长间隔变小,而且输出功率也会有一定的提高。本文研制的激光器,通过phb效应以及偏振相关隔离器(pdi)和偏振控制器(pc)的影响,在常温下实现了消光比为55db、边模抑制比为53db以及输出功率为-2dbm的两个连续波长的稳定输出。

本文介绍了一种新型的基于分布反馈光纤激光器(dfb-fl)的光纤水听器系统。系统采用非平衡m-z光纤干涉仪的解调方法和相位补偿的零差检测方式。实验结果表明,未封装的dfb-fl对微弱的振动信号非常灵敏,并且能获得准确的声音信号。

光纤激光器的原理 光纤激光器原理 ? ?　　光纤激光器利用掺杂稀土元素的光纤研制成的光纤放大器给光波技术 领域带来了革命性的变化。由于任何光放大器都可通过恰当的反馈机制形成 激光器，因此光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发。目前开发研制的光 纤激光器主要采用掺稀土元素的光纤作为增益介质。由于光纤激光器中光纤 纤芯很细，在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物 质的激光能级“粒子数反转”。因此，当适当加进正反馈回路（构成谐振腔） 便可形成激光振荡。另外由于光纤基质具有很宽的荧光谱，因此，光纤激光 器一般都可做成可调谐的，非常适合于wdm系统应用。 ? ? ?　　和半导体激光器相比，光纤激光器的优越性主要体现在：光纤激光器 是波导式结构，可容强泵浦，具有高增益、转换效率高、阈值低、输出光束 质量好、线宽窄、结构简单、可靠性高等特性，易于实现和光纤的耦合。 ? ?　

对掺杂光纤作增益介质的光纤激光器的研究始于20世纪60年代。而在20世纪80年代中期英国南安普顿大学掺饵(er3+)光纤的突破,使光纤激光器更具实用性,显示出十分诱人的应用前景。光纤激光器是当今光电子技术研究领域中最前沿的研究课题之一。

光纤激光器的夏季保养 激光器是将电能转换为光能的装置，内部构成涉及光、机、电、 算等多个学科和领域。光纤激光器相对其它类型激光器，对环境要求 较低，但也必须保证使用环境符合要求，自身的防护措施能切实起到 防护作用。 夏季温度高、空气湿度大，是激光器故障高发的季节。统计显示， 高功率激光器故障，多与用户的操作顺序、设备运行环境相关，为防 止故障发生，减少故障时间及其带来的损失，请注意如下三个方面。 一、保证机箱密封。 光纤激光器的机箱采用了封闭式设计，安装有机箱空调或除湿器， 以保证机箱内的各个元件处于相对稳定安全的温湿度环境下。 如果机箱没有处于密闭状态，则机箱外的高温高湿的空气就能进 入机箱内部，在遇到内部通水冷却的元件时，则在其表面遇冷凝结， 造成可能的损害。 二、进行开机预热。 激光器机箱不可能做到完全密闭，使用结束后断电，机箱空调停 止运转，外部的湿热空气可以逐渐渗

掺yb光纤激光器输出功率的继续增长会受到非线性效应、光学损伤和热损伤等因素的限制。文中报道了实现千瓦级功率输出的包层泵浦掺yb光纤激光器。该激光器成功解决了以上限制因素,采用双端泵浦技术和大模面积双包层掺yb光纤,在1.08μm附近获得了高功率连续激光输出,输出功率达1.2kw,光-光斜效率78.6%,达到目前国内最高水平。

根据光纤激光器的特殊结构,提出了光纤激光器泵浦源的不同种类,并给出了选择泵浦源的标准,以及其对应的效率。

光纤激光器通用算法研究及软件实现

以两台808nm半导体激光器ld1和ld2为泵浦源,对光纤激光器双端泵浦进行了研究,获得了6.5w的激光输出。实验分别测出了ld1和ld2半导体激光器单端泵浦和双端泵浦时的输出功率,对双端泵浦输出功率与单端泵浦功率之和进行了比较,利用双端泵浦提高了泵浦效率和输出激光功率。同时测量了输出激光的偏振度,通过计算得到双端泵浦输出激光的偏振度为0.5。

本文对光纤激光器的现状、发展和应用进行了综述。光纤激光器从掺杂稀土元素发展到掺杂过渡族金属元素;掺杂方法从单纯化学气相沉积(chemicalvapordeposition,cvd)发展到气相、液相、溶胶-凝胶(sol-gel)和改进的化学沉积(mcvd)等;光纤结构从单包层、双包层到今天的多芯双包层光子晶体光纤;激光功率已经到几十千瓦,光子晶体光纤激光器的功率也已超过1.5kw。目前,它们广泛应用于造船、航天、机械、电器、汽车、化工等多个领域。新光纤技术的成功,必将推动多种产业的快速发展。

采用四级主振荡功率放大(mopa)结构,研制了高功率全光纤掺镱皮秒光纤激光器。种子源采用基于非线性偏振旋转(npr)效应的被动锁模光纤激光器,中心波长为1062.8nm,重复频率为17.51mhz,谱线宽度为5nm,平均功率为7.14mw。为了抑制功率放大过程中的非线性效应,通过全光纤重复频率扩展器将种子脉冲激光的重复频率提高到281.7mhz。主功率放大级以长度为4.8m的大模场面积掺镱双包层光纤作为增益介质。在抽运功率为60w时,获得的最大平均输出功率为31.2w,光光转换效率为52%。输出激光脉冲的中心波长为1063.7nm,脉冲宽度为10.2ps,重复频率为281.7mhz,谱线宽度为7nm,并对激光脉冲的时域和频域特性进行了分析。

报道了一台适用于分布式光纤传感的全光纤激光器。激光器基于主振荡功率放大(mopa)技术,种子光源为半导体激光器,放大器为掺铒光纤放大器。实现了重复频率和脉冲宽度分别独立可调的激光输出,中心波长为1550nm,光谱的3db带宽小于0.2nm,获得的最高峰值功率为1.1kw,输出的激光脉冲中放大自发辐射(ase)功率分数的最大值低于10%。

研制了一种基于保偏(pm)光纤可饱和吸收体结合光纤光栅fabry-perot(fbgf-p)标准具的单频窄线宽光纤激光器。该激光器以高增益掺er3+光纤(edf)作为增益介质,采用行波环形腔消除空间烧空效应,并结合fbgf-p标准具选模,实现激光器单频运转。用一段pmedf作为可饱和吸收体抑制跳模,以获得高效、稳定的1550.65nm单频激光输出。在975nm单模泵浦激光抽运下,当抽运光功率为148mw时,获得的最大信号光功率为46.3mw,相应的光-光转换效率为31.3%,斜率效率为32.6%,信噪比(snr)大于55db。使用40km单模光纤(smf)延迟线,根据延时自外差方法测量得到单频激光器的3db光谱线宽约为2.5khz。

近年来,随着高亮度半导体抽运源输出功率的提高以及大模场面积双包层掺铥光纤的出现,连续掺铥光纤激光器输出功率已经达到了千瓦量级,已广泛应用于激光医疗等领域,然而在激光雷达、中红外非线性频率转换等领域,迫切需要窄线宽输出的单频掺铥光纤激光器。最近,本课题组研制出了全光纤主振荡功率放大(mopa)结构的平均输出功率为210w的单频、单偏振连续

根据zbaln光纤拉曼激光器的结构,理论分析了中红外zblan光纤级联拉曼激光器运行方式并建立了泵浦光和斯托克斯光的非线性耦合方程组。基于该方程组,对用高功率掺铥光纤激光器泵浦zblan光纤产生拉曼频移时泵浦光和斯托克斯光在光纤中的演化过程进行了仿真。为了提高激光器性能,对光纤长度、输出耦合器反射率、泵浦功率等激光器参数及其对激光器性能的影响进行了数值分析。数值计算结果表明,用掺铥光纤激光器泵浦zblan光纤可以以较高的光光转换效率产生更长波长的拉曼激光。不同的光纤长度和输出耦合器反射率相互影响,并共同影响激光器的性能。根据以上分析,最终获得了高性能的zblan光纤拉曼激光器的优化参数。

为了获得小体积高功率3~5μm中红外激光输出,通过高重复频率驱动调q技术和种子注入光放大技术,获得高功率高光束质量1.06μm光纤激光输出,外置起偏器获得两束激光输出,利用波片偏振旋光原理,实现两束偏振态一致的激光输出,泵浦非线性晶体ppln进行频率变换,实现高功率3~5μm中红外激光输出。在电源输入电流60a,调q驱动频率50khz的条件下,获得最高功率6.2w的3.8μm中红外激光,1.06μm到3.8μm转化效率为16%。实验结果表明:通过光纤激光器泵浦光参量振荡器,可获得高功率3.8μm中红外激光输出。

提出并实现了一种单纵模输出、波长可开关的光纤激光器。该激光器采用线性法布里-珀罗(f-p)腔结构,利用980nm抽运的掺铒光纤(edf)作为增益介质,并且通过腔内另一段未抽运的掺铒光纤的饱和吸收效应来实现光纤激光器的单纵模运转;同时利用1×n光开关和n个并联的不同中心波长的光纤光栅(fbg)的选波作用,通过控制光开关的电压信号,实现n个输出波长的可开关功能。在90mw的抽运功率下,获得了-0.5dbm峰值功率.3.6khz线宽的单纵模激光输出;输出光的波长在控制电压的作用下可在1574.6nm,1579.7nm,1584.8nm和1589.9nm四个波长之间任意选择。

采用非线性光纤环形镜加脉冲锁模技术及可调谐光纤光栅滤波器,对8字形腔被动锁模掺铒光纤激光器进行了波长可调谐输出的实验研究.在edfa抽运光功率一定的情况下,通过调节偏振控制器和可调谐光纤光栅滤波器,获得了光谱稳定、重复频率1.1mhz、输出功率起伏小于0.8dbm、中心波长在1548～1570nm内连续可调的短脉冲输出.该激光器可实现自启动锁模,且长时间稳定工作无需任何调整.