hth华体会体育全站app:高亮度1018nm光纤激光实验研究

作者:hth华体会体育全站app发布时间:2023-02-06 00:10

本文摘要:1章节 光纤构型的激光介质具备大的体面积,不利于介质风扇,具备将近散射无限大的光束质量,可实现仅有光纤化设计,系统结构非常简单,切换效率高,具备小型化、轻量化优势,更容易符合工业加工、医疗应用于市场需求。随着双包层掺入镱光纤和半导体激光器(LD)的发展,光纤激光器的输出功率获得了很快的提升。对于1070nm波段的掺入镱光纤激光器,目前标准化的抽运源为915nm或976nm波段的半导体激光器(LD)。

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1章节  光纤构型的激光介质具备大的体面积,不利于介质风扇,具备将近散射无限大的光束质量,可实现仅有光纤化设计,系统结构非常简单,切换效率高,具备小型化、轻量化优势,更容易符合工业加工、医疗应用于市场需求。随着双包层掺入镱光纤和半导体激光器(LD)的发展,光纤激光器的输出功率获得了很快的提升。对于1070nm波段的掺入镱光纤激光器,目前标准化的抽运源为915nm或976nm波段的半导体激光器(LD)。

然而LD的亮度不低,且915nm或976nm激光抽运掺入镱光纤时具备较高的量子亏损,造成其热效应十分相当严重。相对于LD,1018nm光纤激光具备极高的亮度,作为掺入镱光纤抽运源可很大提高流经抽运功率水平以及提高增益光纤的热效应。2009年,IPG公司使用多路1018nm光纤激光抽运掺入镱光纤构建了单纤单模万瓦输入。

掺入镱光纤在1018nm波段的升空横截面较小,在1018nm构建激光输入时自发辐射(ASE)不会比较严重,且更容易经常出现其他波段的自激现象,因此,这方面报导的文章并不是很多。虽然在2009年IPG公司就构建了270W的1018nm激光输入,但并未展开公开发表报导。在国内,2011年,Li等报导了7.5W的1018nm光纤激光器,斜率效率大约为16%。

2013年,王一礡等使用15/130m的双包层掺入镱光纤取得了22.8W的1018nm光纤激光,光光切换效率为62.8%。2013年,Xiao等使用30/250m的双包层掺入镱光纤构建了309W的1018nm激光输入。  本文实验研究了增益光纤长度、光纤布拉格光栅的反射率以及增益光纤的芯包比等参数对1018nm激光性能的影响,并基于15/130m的国产双包层掺入镱光纤,取得了155W的1018nm激光输入,光光切换效率为71%。  2实验原理及装置  1018nm激光实验系统结构如图1右图,整个系统使用仅有光纤结构,使用一对光纤布拉格光栅作为谐振腔波动,抽运源使用976nm的LD,使用光纤合束器将抽运光耦合至增益光纤。

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光纤布拉格光栅中心波长坐落于1018nm,低鼓吹光栅(HR)反射率小于99%,较低鼓吹光栅(OC)反射率为10%或16%。增益光纤使用Nufern公司10/130m和国产15/130m双包层掺入镱光纤(YDF),纤芯/包层数值孔径皆为0.07/0.46。

包层模挤压器(CPS)用来挤压剩下的抽运光。输入端切8角用来避免端面的回光。

  3实验结果与辩论  3.1增益光纤长度对1018nm激光性能的影响  实验中,使用纤芯/包层直径大小为10/130m的双包层掺入镱光纤(YDF1)作为增益介质,利用一对中心波长坐落于1018nm,反射率分别为99%和10%的光纤布拉格光栅作为谐振腔,将抽运光流经增益光纤后测试了YDF1在有所不同长度下的光谱特性,1018nm光纤激光器在有所不同YDF1长度下的输入光谱如图2右图。从图2(a)中可以显现出,当YDF1长度为8m时,掺入镱光纤并未构建1018nm激光输入,且在1050~1070nm不存在两个自激振荡峰。将YDF1长度减短至3m后,从图2(b)中可以显著的显现出,在1018nm激光输入的同时,1033nm波段也有自激振荡产生。

从图2(c)中可以显现出,当YDF1长度为2m时,在取得1018nm激光的同时自激振荡也获得了有效地的诱导。  以上现象可以这样说明:对于石英基掺入镱光纤,一般来说,Yb3+的升空峰值坐落于1030nm左右,而Yb3+在1018nm波段的吸收截面要相比之下低于1030~1070nm。因此,1018nm波段的小信号增益要相比之下高于1030~1070nm波段,虽然在实验中使用了一对中心波长坐落于1018nm的光纤布拉格光栅作为谐振腔,即使光纤布拉格光栅在1030~1070nm波段没光线,但是由于光纤端面或熔接点处不会不存在菲涅耳光线和瑞利散射,如果光纤长度过长,自发辐射增益强化,1018nm激光与自发辐射在增益竞争中不会正处于有利的地位。

所以在实验中当YDF1长度过长时只有自激振荡输入而没1018nm激光输入,当YDF1光纤长度延长后取得了1018nm激光输入。实验结果表明,对于双包层掺入镱光纤,可通过增大光纤长度使较短波长激光取得更大增益,进而取得1018nm激光输入。


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