开展了基于二向色镜的三路高功率激光组束实验研究,将中心波长分别为1059、1075、1090 nm的4 kW近单模光纤激光器进行组束,实现了11.34 kW的激光输出,组束效率超过95%。随着输出功率的提升,二向色镜温升越来越高,光束质量相较于子光束呈现逐步退化的趋势,当满功率时,组束激光在两个方向的光束质量分别为M2x=2.941和M2y=3.183。分析了影响组束效率和光束质量的原因,并对二向色镜基底厚度对光束质量的影响规律进行了实验研究,为进一步优化组束激光的光束质量提供重要参考。
激光器与激光光学 光纤激光器 二向色镜 激光组束 光束质量 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1514002
强激光与粒子束
2022, 34(4): 041003
研究了高功率光谱组束系统内光路的气体热效应对激光远场光束质量的影响。通过同等功率密度传输的子光束与合成光束的远场光斑分布对比研究,明确了子光束中的受激拉曼散射是造成组束光路气体热效应的主要因素。当拉曼光功率密度仅为180 W/cm 2时,远场光斑即出现了中心强度明显下降、能量分散等劣化状态。研究了激光传输路径长度对气体热效应的影响,当光程从100 mm增加至450 mm时,远场光斑的峰值强度逐渐下降,光斑逐渐变散。通过向密封的组束装置中充入氮气,基本可以消除气体热效应对远场光束质量的影响,可作为一种有效的气体热效应抑制手段。研究成果为光谱组束激光器的光束质量优化提供了有效支撑。
激光器 高功率光纤激光 光谱组束 受激拉曼散射 大气热效应 光束质量
研制了激光清洗用高能量纳秒脉冲掺镱光纤激光器,该激光器采用主动调Q技术产生纳秒脉冲,脉冲经两级主振荡功率放大器(MOPA)后可以获得高的能量和平均功率。在重复频率为100 kHz时,激光器输出的平均功率最高可达302 W,脉冲宽度为203 ns,单脉冲能量为3 mJ,光光转换效率为84%。利用该激光器进行了激光除锈实验,实验结果证明该激光器稳定可靠,可满足激光除锈、激光除漆等多种应用的需求。
激光器 掺镱光纤激光器 纳秒脉冲 激光清洗 激光与光电子学进展
2018, 55(12): 121406
1 北京航天控制仪器研究所, 北京 100094
2 北京市光纤传感系统工程技术研究中心, 北京 100094
为了解决光纤激光器外腔光谱组束中存在像差以及发光单元反馈不足等问题, 采用将组束系统中单个传输透镜准直和聚焦功能分离的方法, 搭建了光纤激光外腔反馈系统, 实现了激光波长的锁定。结果表明, 该系统光光转换效率为91.5%, 反馈输出线宽为0.16nm, 输出功率为29.7W, 组束方向M2=1.241, 非组束方向M2=1.171,实验结果同理论分析相符。该外腔反馈方案可以应用于光纤激光器光谱组束。
激光器 光纤激光器 外腔反馈 光谱组束 lasers fiber laser external cavity feedback spectral beam combining
高功率窄线宽光纤激光器在地球科学、光束合成、非线性频率转换等领域有重要的应用价值,近几年已经成为激光领域的研究热点。受激布里渊散射(SBS)、自相位调制(SPM)、四波混频(FWM)等非线性效应限制了窄线宽光纤激光器输出功率的提升。随着各种非线性效应抑制技术的发展,窄线宽光纤激光器的输出功率也得到了大幅提升,目前已经达到了千瓦量级。对1 μm波段高功率窄线宽光纤激光器的研究进行了详细的介绍,重点介绍了限制窄线宽激光器功率提升的非线性效应及其抑制方法、高功率窄线宽光纤激光器的种子源技术以及国内外典型的高功率窄线宽光纤激光器的研究成果。
激光器 光纤激光器 窄线宽 受激布里渊散射 光谱展宽 相位调制 激光与光电子学进展
2018, 55(8): 080002
实验研究了两路光纤激光器外腔反馈型光谱组束(SBC),采用透射式衍射光栅作为组束元件,实现了1060 nm波长激光与1080 nm波长激光的光谱组束输出。输出光束组束方向光束质量为1.328,非组束方向光束质量为1.257,组束输出功率为57.3 W,光-光效率为91.7%。采用该组束方案可以降低单路激光器线宽的要求,同时验证了多路激光进行组束的可行性,通过增加组束光束个数可以进一步提高组束输出功率。
激光光学 激光组束 光谱组束 光纤激光器 外腔反馈
1 上海建桥学院机电学院, 上海 201306
2 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
为基于反射式衍射光栅实现多波长光束阵列光谱合成, 采用自研的镀金膜反射式衍射光栅作为色散元件, 对两束波长分别为1064 nm和1080 nm的单模光纤激光束进行光谱合成, 探索了合成系统的光学结构和光束质量等方面的优化措施, 实现了合成功率为13.64 W、合成效率为91.9%及合成光束质量为1.53的高亮度输出, 并对色散面内的光束质量退化及其影响因素进行了评估。
光纤光学 光纤激光器 光谱合成 衍射光栅 光束质量
1 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
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 南京先进激光技术研究院, 江苏 南京 210038
4 南京中科神光科技有限公司, 江苏 南京 210038
在基于主振荡放大结构的光纤放大器中, 窄线宽、时域稳定的种子源对抑制非线性效应和获得数千瓦窄线宽的激光输出至关重要。随机光纤激光器基于瑞利散射和拉曼增益, 在时域稳定性上独具优势, 近年来得到了广泛研究。将基于自研光纤光栅搭建的1018 nm光纤激光作为抽运源, 采用半开放腔随机激光形式输出1067.6 nm激光, 并基于窄带光栅滤波和三级放大结构, 实现了42.8 W、10.6 GHz线宽的激光输出, 线宽在放大过程中保持不变, 此光源特别适合作为数千瓦级窄线宽光纤放大器的种子源。
激光器 随机激光 分布反馈 瑞利散射 受激拉曼散射