Author Affiliations
Abstract
1 College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
2 Nanhu Laser Laboratory, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
3 Hunan Provincial Key Laboratory of High Energy Laser Technology, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
A low-numerical-aperture (NA) concept enables large-mode-area fiber with better single-mode operation ability, which is beneficial for transverse mode instability and nonlinear effects suppression. In this contribution, we reported a high-power fiber amplifier based on a piece of self-developed large-mode-area low-NA fiber with a core NA of 0.049 and a core/inner cladding diameter of 25/400 µm. The influence of the pump wavelength and fiber length on the power scaling potential of the fiber amplifier is systematically investigated. As a result, an output of 4.80 kW and a beam quality factor of ∼1.33 were finally obtained, which is the highest output power ever reported in a fiber amplifier exploiting the low-NA fiber. The results reveal that low-NA fibers have superiority in power scaling and beam quality maintenance at high power levels.
high power fiber lasers ytterbium-doped fiber low-numerical-aperture fiber mode instability Chinese Optics Letters
2024, 22(4): 041404
中国科学院上海光学精密机械研究所，上海 201800
掺镱大模场光子晶体光纤在高峰值功率超快激光放大器中有着重要的应用价值，其研究得到了广泛关注。首先简要介绍了国内外掺镱大模场光子晶体光纤的研究进展，阐述了掺镱大模场光子晶体光纤的基本设计思路，对比说明了保偏型掺镱光子晶体光纤的设计制备方法。重点介绍了近十年来中国科学院上海光学精密机械研究所在掺镱大模场光子晶体光纤方面的研究进展。包括掺镱大模场光子晶体光纤的纤芯折射率大小和均匀性控制、光子晶体光纤微结构控制等关键技术。采用自主研制的四种芯径为40~100 μm的掺镱大模场光子晶体光纤开展了皮秒脉冲激光放大实验。利用40 μm芯径的保偏掺镱光子晶体光纤实现了平均功率为100 W、光束质量因子（M2）小于1.4的稳定输出，偏振消光比为12 dB。利用100 μm芯径的保偏掺镱大模场光子晶体光纤实现了M2小于1.5的高光束质量脉冲放大。上述研究为掺镱大模场光子晶体光纤的国产化应用奠定了基础。
光纤光学 掺镱石英玻璃 大模场光子晶体光纤 皮秒脉冲激光放大 光纤激光
1 中国科学技术大学 核探测与核电子学国家重点实验室,合肥 230026
2 中国科学技术大学 物理学院 光学与光学工程系,合肥230026
3 先进激光技术安徽省实验室,合肥 230026
为了在光纤激光器中获得具有中心波长可调谐的锁模脉冲柱矢量,采用半导体可饱和吸收镜和高反的啁啾光纤光栅作为腔镜,搭建了直腔掺镱脉冲光纤激光器,腔内插入长周期光纤光栅作为模式转化器件,进行了实验验证,取得了波长可调谐的柱矢量脉冲数据。结果表明,激光器工作在1060.72 nm时,光谱带宽0.22 nm,输出斜率效率为8.6%,锁模脉冲宽度为10.9 ps,重频 18.66 MHz,锁模脉冲信噪比高达65 dB,同时获得了模式纯度超过97%的柱矢量光束; 调节腔内的偏振控制器来改变腔内波长的损耗,可以实现锁模柱矢量脉冲的谐振波长在1060.72 nm~1066.04 nm连续可调。该研究为可调谐脉冲柱矢量光纤激光器研制提供了重要的参考价值。
激光器 波长可调谐 锁模 柱矢量光束 掺镱光纤激光器 lasers wavelength tuning mode-locked cylindrical vector beam ytterbium doped fiber laser
1 西南技术物理研究所, 成都 610041
2 空军装备部, 成都 610041
为了探究四波混频非线性过程对高功率掺镱光纤激光光谱展宽特性的影响, 采用纤芯和内包层直径分别为20 μm和400 μm的掺镱光纤作为增益介质, 基于四波混频非线性过程建立掺镱光纤激光光谱分析模型, 分析了抽运功率、抽运波长、中心波长和注入模式数参数变化对掺镱光纤激光光谱展宽特性的影响, 得到了1080 nm激光的输出光功率谱以及输出激光线宽随各参数变化的曲线。结果表明, 四波混频非线性过程中, 抽运功率的增大会导致掺镱光纤激光输出光谱线宽展宽; 不同抽运波长抽运的输出光谱线宽展宽速率不同; 不同中心波长的输出激光光谱展宽程度相近; 掺镱光纤激光光谱线宽随着注入模式数增加逐渐展宽。该分析结果为掺镱光纤激光光谱展宽特性研究提供了理论支持, 对高功率光纤激光的工程应用有一定的参考意义。
激光器 非线性光学 掺镱光纤激光 四波混频 光谱展宽特性 lasers nonlinear optics ytterbium-doped fiber laser four-wave mixing spectral broadening properties
1 中国科学技术大学 核探测与核电子学国家重点实验室, 合肥 230026
2 中国科学技术大学 物理学院 安徽省光电子科学与技术重点实验室, 合肥 230026
3 先进激光技术安徽省实验室, 合肥 230026
为了获得不同中心波长的锁模脉冲, 采用带有保偏光纤的Sagnac环滤波器和半导体可饱和吸收镜搭建了结构紧凑的可调谐锁模激光器, 并进行了实验验证。结果表明, 当该激光器工作在单波长锁模状态时, 具有良好的波长调谐功能, 其输出波长在1031 nm~1040 nm范围内连续可调; 该激光器还能输出稳定的双波长异步脉冲序列, 两波长间隔在10 nm左右, 且各波长的带宽可通过偏振控制器调节。该研究可以为搭建结构紧凑的可调谐激光器提供设计方案。
激光器 可调谐激光器 Sagnac环滤波器 掺镱光纤激光器 lasers tunable laser Sagnac loop filter ytterbium-doped fiber laser
杨保来 1,2,3王鹏 1,2,3奚小明 1,2,3马鹏飞 1,2,3[ ... ]王泽锋 1,2,3,*
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
3 高能激光技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410073
综述了近年来公开报道的LD泵浦光纤激光器的研究进展及典型结果，分为光纤激光振荡器、光纤激光放大器和“振荡+放大一体化”激光器3个部分进行介绍。在光纤激光振荡器部分，介绍了空间结构光纤振荡器和全光纤结构光纤振荡器的发展及典型结果；在光纤放大器部分，重点对大于5 kW功率的典型光纤放大器进行介绍；最后，对改进的“振荡+放大一体化”激光器的典型结果及技术优势进行介绍。
掺镱光纤 高功率 光纤激光振荡器 光纤激光放大器 光学学报
2023, 43(17): 1714005
1 长春理工大学 空间光电技术国家与地方联合工程研究中心，吉林 长春 130022
2 长春理工大学 光电工程学院，吉林 长春 130022
主振荡功率放大（main oscillation power amplification, MOPA）结构由于其光束质量良好和参数可调的优点，已成为高功率光纤激光器的主流设计之一。为了改善高功率掺镱光纤激光器（ytterbium-doped fiber laser, YDFL）的输出性能，提高系统的光-光转换效率，文中报道了一台基于915 nm泵浦激光器和双包层掺镱光纤（ytterbium-doped fiber, YDF）的MOPA结构全光纤高功率激光器。该高功率光纤激光器由电调制激光二极管（laser diode, LD）泵浦的种子激光器和掺镱光纤放大器（ytterbium-doped fiber amplifier, YDFA）组成。连续光（continuous wave, CW）工作模式下，激光种子源经过YDFA后，实现了中心波长为1 069.96 nm的激光输出，最大平均输出功率可达945.9 W，MOPA激光器整机的斜率效率高达74.12%，具有良好的稳健性。该研究方案对研制高功率MOPA光纤激光器具有参考意义。
光纤激光器 掺镱光纤 主振荡功率放大 连续光 fiber laser ytterbium-doped fiber main oscillation power amplification continuous wave 红外与激光工程
2023, 52(6): 20230267
Author Affiliations
Abstract
Solid State Laser Laboratory, Center for Physical Sciences and Technology, Vilnius, Lithuania
We present a compact and cost-effective mJ-level femtosecond laser system operating at a center wavelength of approximately 2.15 μm. An affordable two-stage ytterbium-doped yttrium aluminum garnet (Yb:YAG) chirped pulse amplifier provides more than 10 mJ, approximately 1.2 ps pulses at 1030 nm to pump a three-stage optical parametric chirped pulse amplifier (OPCPA) based on bismuth borate crystals and to drive the supercontinuum seed in the YAG crystal. The energy of the amplified pulses in the wavelength range of 1.95–2.4 μm reached 2.25 mJ with a pump-to-signal conversion efficiency of approximately 25% in the last OPCPA stage. These pulses were compressed to 38 fs in a pair of Suprasil 300 glass prisms.
mid-infrared optical parametric chirped pulse amplifier short infrared supercontinuum ytterbium-doped yttrium aluminum garnet High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(2): 02000e27
1 西安电子科技大学光电工程学院，陕西 西安 710071
2 西安电子科技大学前沿交叉研究院，陕西 西安 710071
3 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室，北京 100190
4 江苏师范大学物理与电子工程学院，江苏 徐州 221116
半导体激光器泵浦的高功率飞秒激光器在工业加工和生物医学等领域中均发挥着重要的作用。一般而言，无论是被动锁模飞秒激光器还是克尔透镜锁模飞秒激光器，都需要在腔内引入一定的负色散平衡自相位调制，产生稳定的飞秒孤子。特别是随着平均功率的增加，腔内自相位调制增强，需要更多的负色散量进行平衡。常用的色散补偿器件有棱镜对、啁啾镜以及GTI（Gires-Tournois interferometer）镜等，棱镜对导致振荡器结构复杂，而啁啾镜和GTI镜的价格较为昂贵。实现了基于宽带高反镜色散补偿的高功率克尔透镜锁模运转，在泵浦功率为18 W时，利用Yb∶CYA晶体获得了平均输出功率为3.6 W、脉冲宽度为92 fs、100 min功率稳定性均方根值（RMS）为0.46%的稳定锁模脉冲，有利于进一步降低高功率飞秒激光器的成本。
激光器 超快激光 掺镱全固态激光器 克尔透镜锁模 高平均功率 飞秒激光
