1 山东大学 激光与红外系统集成技术教育部重点实验室，山东 青岛 266237
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所，四川 绵阳 621900
柱矢量光束因其独特的偏振分布特性而在光镊、高分辨率成像、遥感、等离子体聚焦等领域发挥着重要作用。为实现全光纤高功率柱矢量MOPA激光器，采用自主设计基于集成超表面的模式转换光纤器件，进行了理论分析与实验验证。自主设计集成超表面的模式转换光纤器件可直接稳定输出数瓦功率的径向偏振柱矢量种子光，且输出模式纯度可达95%以上。实验中通过降低弯曲损耗并对模式进行控制，获得了单级放大输出功率为52.2 W的径向偏振柱矢量光稳定输出，且模式光场分布在输出功率增加过程中并未出现明显变化。为进一步分析输出的模式特性，采用旋转检偏器的方法检测输出光的偏振特性及偏振纯度，并利用非相干模式叠加方法计算了输出的径向偏振柱矢量光的模式纯度。结果表明，集成超表面模式转换的全光纤柱矢量MOPA激光器在最大输出功率情况下，输出光的偏振纯度约为95.2%，模式纯度约为94%，验证了该全光纤方案的可行性。
超表面 柱矢量光束 径向偏振光 光纤激光器 模式分析 弯曲损耗 metasurface cylindrical vector beam radially polarized beam fiber laser mode analysis bend loss 强激光与粒子束
2023, 35(10): 101003
强激光与粒子束
2022, 34(1): 011007
强激光与粒子束
2020, 32(1): 011006
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
2 南京理工大学先进固体激光工业与信息化部重点实验室, 江苏 南京 210094
3 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
4 中国工程物理研究院研究生部, 北京 100088
通过同时抑制受激布里渊散射和自脉冲效应,实现了具有窄线宽和近衍射极限光束质量的高功率、线偏振全光纤放大器,其最高输出激光功率为2.62 kW,光光效率达到了86.7%,光束质量M2、偏振消光比及光谱线宽在放大过程中基本保持不变,M2小于1.3,偏振消光比约为96.3%,3 dB线宽为32 GHz,20 dB二阶矩线宽为30 GHz。2.62 kW是目前报道的窄线宽线偏振全光纤结构激光器能达到的最高输出功率。
激光器 高功率光纤激光 窄线宽 线偏振 中国激光
2019, 46(12): 1215001
1 中国工程物理研究院 高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621999
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621999
3 中国工程物理研究院 研究生院, 北京 100088
研制了大能量高光束质量短脉冲激光器，系统采用主振荡＋预放大器＋主放大器2级主振荡功率放大器(MOPA)结构。采用双棒热效应补偿改善光束质量的措施，在重复频率400 Hz时实现单脉冲能量40 mJ、光束质量因子约为1.2的激光输出。激光器放大后实现单路脉冲能量712.5 mJ、脉宽12.4 ns的激光输出，采用球差补偿的方法提高了激光器的光束质量，在最大输出功率下实现了光束质量因子小于2.3，光光效率27.7%。偏振合束后，激光器输出能量大于1.4 J。
球差补偿 主振荡功率放大器 高光束质量 大能量 spherical aberration compensation master oscillator power-amplifier high beam quality high energy 强激光与粒子束
2018, 30(4): 041001
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
3 中国工程物理研究院研究生院, 四川 绵阳 621900
窄线宽高功率光纤激光器在相干合成及光谱合成等**与工业领域有着广泛的应用。最近, 中国工程物理研究院应用电子学研究所基于25/400 μm光纤, 采用双端抽运及高功率种子注入等手段控制放大过程中的模式不稳定(MI)效应, 利用基于白噪声源的相位调制技术有效抑制受激布里渊散射和受激拉曼散射, 成功实现了3.5 kW窄线宽光纤激光的放大输出, 实验装置如图1(a)所示。如图1(b)所示, 当主放抽运功率达到3450 W时, 激光器的输出功率为3045 W, 此时回光反射率约为0.01%, 光-光转换效率为77.5%, 未观测到MI效应, 光束质量M2≈1.5。光谱半峰全宽(FWHM)为0.18 nm, 二阶矩线宽均方根(RMS)为0.17 nm。激光输出信噪比大于47 dB, 如图2(a)、(b)所示。激光器在3 kW输出功率下, 连续工作达15 min, 如图2(c)所示, 功率波动峰谷值为1.6%。将种子源线宽继续展宽到0.38 nm, 得到激光器输出的最高功率为3525 W, 光-光转换效率下降至71.5%, M2下降至1.9, 且观测到明显的MI效应。进一步优化放大器结构以提升MI阈值将是后续亟需开展的工作。
