1 清华大学精密仪器系光子测控技术教育部重点实验室，北京 100084
2 密尔医疗科技（深圳）有限公司，广东 深圳 518000
3 福建医科大学附属三明第一医院，福建 福州 365000
4 莱凯医疗器械（北京）有限公司，北京 101300
激光自诞生以来就在众多领域中有着广泛应用，激光碎石技术就是其中之一。相比目前激光碎石技术的“金标准”钬激光器，掺铥碎石光纤激光器在近些年不断发展，而且逐步被证明可实现更快的碎石速率与粉末化碎石、产生较小的碎石反推力、允许更高的液体灌溉速率等手术优点，同时整机系统支持免水冷工作、高电光效率运转、全光纤高效耦合以及大幅度体积缩减，因此受到了越来越多的关注。本文从连续性、准连续型和纳秒短脉冲型掺铥光纤激光器三个角度出发，详细总结了掺铥光纤激光器的部分重要研究进展及其在碎石领域的研究，介绍了掺铥光纤激光器用于碎石的优势与原理，并展望了未来研究的方向和挑战。
激光器 掺铥光纤激光器 掺铥连续光纤激光器 掺铥准连续光纤激光器 掺铥纳秒短脉冲激光器 掺铥激光碎石 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1500007
1 清华大学精密仪器系光子测控技术教育部重点实验室，北京 100084
2 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室，北京 100084
3 清华大学未央书院，北京 100084
线偏振光纤激光器相比于随机偏振光纤激光器，在相干探测、相干合成、偏振合成及非线性频率变换等方面有广泛的应用，因此近年来受到特别关注。本文先对近几年国内外的线偏振光纤激光器研究成果进行简要总结，再针对该类激光器的偏振控制技术、光谱控制技术及光束质量控制技术进行归纳和评述。
线偏振光纤激光器 偏振消光比 掺镱光纤 光谱控制 光束质量 光学学报
2023, 43(15): 1514001
1 清华大学精密仪器系光子测控技术教育部重点实验室, 北京 100084
2 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
级联泵浦的高功率掺镱光纤激光器在近年快速发展,已经成为获取具有优异光谱特性、高亮度、高功率激光光束的重要技术途径。以高功率1018 nm光纤激光器为代表的高亮度级联泵浦激光源的研究和应用,给包括传统波长掺镱光纤激光、高功率随机光纤激光、拉曼光纤激光在内的众多高功率光纤激光领域带来突破性的性能提升。本文总结回顾了级联泵浦高功率掺镱光纤激光器的最新研究进展,介绍了当前实现高性能输出的级联泵浦高功率光纤激光所应用的主要关键技术,并展望了未来研究的方向和挑战。
激光器 高功率光纤激光器 级联泵浦 1018 nm光纤激光器 随机光纤激光 拉曼光纤激光 中国激光
2021, 48(15): 1501004
1 清华大学精密仪器系光子测控技术教育部重点实验室, 北京 100084
2 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
光纤熔丝损伤是一种发生在正在传光的光纤中的链式损伤效应,从1987年首次被发现至今,已在几乎所有类型的光纤中被观察到。它具有类似燃烧的导火索的外观,可以在条件合适时自发发生,并沿着光纤正在传光的反方向快速传播至整个系统,不可逆地毁坏其经过的光纤组件,因而对光纤系统,特别是高功率光纤激光器,构成严重威胁。本文结合作者团队对于光纤熔丝损伤效应十余年的观测和研究,全面回顾了有关光纤熔丝损伤效应的历史和最新研究进展,介绍了目前已知的光纤熔丝损伤关键物理过程、预防和阻断方法,以及光纤熔丝损伤本身的应用,并展望了未来相关研究的热点方向和重点问题。
激光光学 光纤熔丝损伤 高功率光纤激光 损伤预防监测和阻断传播 光纤内微腔 光纤传感 中国激光
2021, 48(15): 1501005
1 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
2 清华大学精密仪器系, 北京 100084
3 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。
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 中国激光
2021, 48(13): 1315001
1 中国工程物理研究院化工材料研究所, 四川 绵阳 621900
2 清华大学精密仪器系, 北京 100084
1 清华大学精密仪器系， 北京 100084
2 固体激光技术重点实验室， 北京 100015
高功率光纤激光器是目前激光器研究发展的一个热点。抽运耦合功率将直接决定光纤激光器的输出功率。分析了光纤激光抽运耦合技术的研究现状，从端面抽运耦合和侧面抽运耦合两大基本结构出发，详细阐述了各种光纤激光抽运耦合器的技术方案和特点，并进行综合比较，针对现存问题以及今后的研究方向提出了建议。
激光器 光纤激光 抽运耦合 端面抽运 侧面抽运
1 长春理工大学 理学院 固体激光技术与应用省重点实验室, 吉林 长春 130022
2 清华大学 精密仪器系, 北京 100084
3 华北光电技术研究所 固体激光技术重点实验室, 北京 100085
利用仿真软件分析了侧面泵浦(N+1)×1耦合器不同泵浦臂数量对侧面泵浦耦合器效能的影响, 并在实验中验证了分析结果, 得到侧面泵浦耦合器中耦合效率随着泵浦臂数量增多呈下降趋势这一结论。根据这一结论制作了侧面泵浦(2+1)×1耦合器, 输出泵浦功率681 W, 输出功率为同泵浦源(1+1)×1耦合器的两倍, 有效地减少了因泵浦臂数量影响造成的耦合器总功率缺失。
光纤光学 光纤激光器 激光 耦合理论 fiber optics fiber lasers lasers general theory of combining 红外与毫米波学报
2016, 35(2): 2016
1 长春理工大学 光电信息科学与技术系,吉林 长春 130022
2 清华大学 精密仪器系,北京 100084
实验研究了由三根信号光纤锥形束和一根多模光纤组成的3×1信号耦合器.通过仿真,发现锥形长度越长传输效率和输出光束质量越好,同时也验证了对于低阶模场的吸收要高于高阶模场.实验中,制作了锥区长度为10 mm的3×1信号耦合器,在单纤注入信号功率分别为258 W和365 W的情况下获得转换效率为96.6%的信号输出,总输出功率602W,光束质量为Mx2 = 10.5, My2 = 9.7.
光纤光学 光纤激光器 激光 耦合理论 fiber optics fiber lasers lasers general theory of combining
1 清华大学 精密仪器系, 北京 100084
2 长春理工大学 光电信息科学与技术系, 长春 130022
分析了泵浦光纤不同锥区长度对(1+1)×1耦合器效率的影响,相同锥区长度不同泵浦臂数量对(1+1)×1耦合器与(2+1)×1耦合器效率的影响,结果表明泵浦光纤锥型区域越长,通过泵浦光纤进入信号光纤的泵浦光越多,泵浦耦合器的耦合效率越高和相同锥区长度下,泵浦臂数量越多,泵浦耦合器耦合效率越低.根据分析结果制作了(1+1)×1耦合器与(2+1)×1耦合器,通过两个(N+1)×1耦合器级联方式形成级联泵浦耦合器.测试了由两个(1+1)×1耦合器组成的级联泵浦耦合器,在总注入泵浦功率602 W的情况下输出泵浦功率564 W,级联泵浦耦合效率高达93.6%.由两个(2+1)×1耦合器组成的级联泵浦耦合器,在总注入泵浦功率1 210 W的情况下输出泵浦功率1 120 W,级联泵浦耦合效率高达92.5%,实现了千瓦级泵浦功率输出,且两种级联泵浦耦合器信号光损耗均小于0.4%.利用此方法将耦合器形成级联结构可有效提高光纤激光器系统泵浦输出能力,实现千瓦级高功率输出.
光纤激光器 泵浦耦合器 激光二极管泵浦 光纤激光器部件 激光 Fiber optics Laser coupling Diode-pumped Fiber optics components Laser
