掺Yb3+双包层光纤激光器的输出特性分析

基于激光器稳态速率方程理论,分析了掺Yb3 双包层光纤激光器的输出特性,讨论了谐振腔结构、泵浦方式以及在近阈值和强泵浦情况下,输出反射镜的反射率对输出功率的影响。通过数值计算分析可知,对于F-P腔结构的双包层光纤激光器,采用后向泵浦比采用前向泵浦获得的输出功率大,增益分布也较后者平坦;在近阈值情况下进行泵浦,输出耦合镜有一个最佳反射率,使输出功率达到最大。一般反射率应取在0.4~0.7之间,但在强泵浦情况下,输出反射镜的反射率越低越好。同时还发现,由于光纤对激光存在着再吸收,因此在一定的泵浦功率下,增益介质长度存在一个最佳长度值,使输出功率达到最大。一般光纤应在70~90 m之间。     

用乙炔吸收方法实现光纤光栅外腔式半导体激光器稳频的研究

设计了用乙炔吸收方法稳频1.53μm光纤光栅外腔式半导体激光器的系统结构并简述了基本原理.系统中的吸收气室选用渐变折射率和带尾纤的光纤,提高了耦合的稳定性.采用三次谐波锁定技术,消除了背景功率的影响.利用锁定放大器闭环控制布拉格波长,将激光器的输出波长锁定在乙炔气体1530.37nm的吸收峰上,24h内频率稳定度达10-8.     

LD侧面泵浦被动Q开关Nd:YAG激光器模拟与实验研究

该研究考虑被动调Q过程的动态损耗,即考虑可饱和吸收体的吸收系数随时间的变化,分析了LD端面泵浦被动Q开关Nd:YAG激光器的速率方程组。数值模拟了在不同可饱和吸收体初始透过率,以及不同输出耦合镜透过率的情况下,输出激光的单脉冲能量和脉宽。并与试验结果进行了对比。模拟结果和实验结果相符合。研究结果表明随着初始透过率的增加单脉冲能量逐渐减小,而脉宽逐渐增大。随着输出耦合镜透过率的增加,单脉冲能量先增大后减小,脉宽先减小后增大。     

掺镱（Yb3+）双包层光纤激光器的数值分析

通过对速率方程的求解,得到了掺Yb3+双包层光纤激光器的输出功率表达式■。利用Matlab软件对其进行了数值模拟,分析了泵浦波长、泵浦功率、光纤长度、光纤掺杂浓度、输出腔镜对激光器输出功率的影响。结果表明,用915 nm和975 nm进行泵浦时所需的最佳光纤长度是不相同的,掺杂浓度对光纤长度的最佳值也存在影响,输出腔镜的反射率应尽量小,合理地最优化系统参数能使掺Yb3+双包层光纤激光器输出功率达到最优。     

1.7～1.9 μm波段氟化物光纤拉曼激光器的理论研究

文章数值分析了基于氟化物光纤的级联拉曼脉冲光纤激光器;利用分步傅里叶法,分析了输出端耦合比、泵浦功率和光纤长度对激光器输出功率和转换效率的影响;并对激光输出进行波长调谐分析,从理论上为实现1.7～1.9μm波段的波长可调谐拉曼脉冲光纤激光器提供了依据。研究结果表明:利用1.55μm波段的泵浦源,通过一阶和二阶拉曼散射过程,该激光器能产生覆盖1.7～1.9μm波段的激光输出;该激光器模型输出端的最佳反射率约为10%;在泵浦功率约为52.893 W的情况下,最佳光纤长度在10～15 m之间;经过优化,获得最大平均输出功率为33.782 W,最高转换效率为68.2%。     

浅析大功率半导体激光器面阵的光纤耦合技术

近年来,半导体激光阵列发展迅猛,但由于输出光束质量差,影响了其直接应用。因此,改善大功率半导体激光器的光束质量成为各国关注的焦点。本文在介绍光纤耦合技术的基础上,对大功率半导体激光器面阵光束整形方案进行了分析和研究。     

输出镜对三棒串接固体激光器的影响

采用矩阵光学的方法,分析了输出镜对三棒串接固体激光器输出光束的影响.对谐振腔的两种腔型进行了研究,得出了其稳定区间.结果表明:输出镜的位置影响了三棒固体激光器的稳定范围和模体积,进而影响了输出功率.等间距放置的模体积相对较大,在输入功率相同时,输出功率也较大.分析表明输出镜的位置也影响了输出光束的光斑半径、远场发散角,并得出了光斑半径和远场发散角与输出镜位置的关系图象.     

外腔半导体激光器的实验研究

本文报道了外腔半导体激光器的一些研究成果。利用闪耀光栅作反馈元件，对808nm波长的半导体激光器形成弱耦合外腔，实现了光谱特笥较好的窄线宽单模激光输出，线宽小于0.06nm，边模抑制比大于30dB，最大输出功率为35.4mW，总的光－光转换效率为46％。通过调整光栅转角，可以得到11.66nm的波长调谐范围。设计了光栅－反向镜联动结构，使外腔半导体激光器的输出方向不再随调谐而变化。     

高功率F-P腔掺Yb双包层光纤激光器的性能及效率

对高功率法布里-泊罗腔(F—P)掺Yb双包层光纤激光器进行理论和实验研究．通过推导光纤激光器速率方程，得到了光纤激光器输出功率、斜率效率和阈值泵浦功率的解析表达式．重点讨论了F-P腔腔镜反射率对光纤激光输出的影响．在实验中，利用D型双包层掺Yb光纤获得了输出功率10．6W，斜率效率86％的连续激光输出．理论分析与实验结果一致．     

钛宝石端面泵浦Yb~(3+):YAG激光器输出功率的理论分析

从准三能级速率方程出发,模拟分析了940 nm钛宝石激光端面泵浦Yb3+:YAG输出1 030 nm激光的性能.在此过程中,着重考虑了泵浦光的吸收饱和以及Yb3+的自吸收损耗.结果表明:由于输出波长在1 030 nm附近的Yb3+:YAG晶体存在严重的自吸收损耗,入射功率必须足够强时才能有激光输出,因此激光器的阈值较高;同时,自吸收损耗与Yb3+离子浓度、晶体厚度有关,存在最佳的晶体厚度和Yb3+离子浓度,使激光器的输出功率最大.泵浦光的吸收饱和使激光器运转时激光下能级的粒子数减少,吸收系数下降,相同入射泵浦功率时,激光器的输出功率较低.     

红外空心传能光纤聚焦系统的设计与优化

为了进一步提高光纤传输激光的效率,通过改善中红外光纤输出激光时的光斑及发散角的大小设计了双透镜和两种三透镜光学聚焦系统,并得到相应的光斑图形.运用MATLAB软件对实测的光斑进行模拟计算,得到了光斑的强度分布图,通过分析计算不同聚焦系统中的不同位置处光斑的大小,计算井得到了光束发散角.实验结果表明,3种方案中凸凹凸三透镜聚焦系统效果最佳,输出的光斑直径为0.33 mm,光束的发散角为042°,提高了耦合效率,降低了传输能量的损耗.     

激光二极管准直光源光学机械系统设计与调试

在数字音频唱机(CD)的开发方面,激光二极管(LD)由于具有一系列独特的优点,在科学与工程应用领域获得越来越广泛的应用.值得指出的是,LD激光器其光学和电气特性方面存在一些特别的问题,LD输出光束是:a.发散的;b.椭圆的;C.存在固有像散.环境温度的变化不仅影响其使用寿命,还会影响到其波长漂移和量子效率的变化.因此在实用时,必须对LD光束进行高质量准直,同时还应考虑系统的光能利用效率问题.为此,在研制高性能LD准直光源时,必须解决好以下四个问题:a.设计好准直物镜使其与激光二极管特性相匹配;b.设计合适的机械机构使LD与准直物镜集于一体,同时能够方便地进行精密光学对准,而且要具有一定的机械强度,使其能够承受一定的振动与冲击;C.研制有效的质量测试系统,以确保获得高质量的准直光束;d.研制安全可靠的LD驱动电源,以确保使用安全,延长寿命.     

含滤波器多模光纤激光器有效反射率的分析

基于改善多模光纤激光器输出光束质量目的,提出了其含有抑制高阶模输出的光纤滤波器的理论模型.运用模式耦合理论,对此模型进行了理论分析,导出了滤波器与端面反射镜构成系统有效反射率的表达式.并根据其表达式作了数值模拟,结果为:对于含滤波器的多模光纤激光器,其高阶模的有效反射率较小,低阶模的有效反射率较大.结论表明,在多模光纤激光器系统中设置一个光纤滤波器,使得低阶模比高阶模更容易起振,可以有效地改善其输出光束的质量,为实验研究提供了一定的理论依据.     

热特性不匹配对固体激光器输出光束的影响

采用矩阵光学的方法对两级串接Nd:YAG激光器谐振腔进行了研究,分析了热焦距的差异对双棒串接固体激光器的输出光束基模模体积及光束质量的影响.结果表明:两支棒内模体积相等时,模式匹配较好,总的模体积较大.在匹配状态下,有效基模模体积及输出镜上光斑半径得到了较好的改善,输出光束的质量得到了较大的提高.     

光纤耦合技术在红外激光照明器上的应用

光纤耦合技术可以把LD半导体技术和双包层光纤掺杂技术有机地结合起来,吸收二者的优势,实现高功率、高亮度、衍射受限的激光输出。主要研究了光纤耦合技术在红外激光照明器上的应用,实现了对照明效果的影响。实验结果表明光纤耦合技术可以显著改善光斑的均匀性,大幅度提高输出的光功率。     

波分复用器件自聚焦透镜耦合系统的优化设计

利用光纤矩阵方法和高斯光学的耦合损耗理论，对波分复用器件的自聚焦透镜耦合系统进行了分析，得出了一种优化设计耦合系统的分析和计算方法。结合计算结果的曲线，分析了耦合系统中透镜长度对耦合损耗的影响，提出了通过调整入射单模光纤与自聚集透镜粘接的角度来减小耦合损耗的新方法。     

高斯正支共焦非稳腔光束质量测量结果与分析

利用美国Spiricon公司生产的M2-200 Beam Propagation Analyzer(M2仪)测量了氙灯泵浦Nd:YAG的正支高斯非稳腔脉冲激光器的腔长变化对输出光束质量的影响。简要叙述了M2仪的使用方法和测量过程,介绍了几种评价光束质量的物理量。通过观测和分析,正支高斯非稳腔腔长的变化会影响输出光束的质量。实验中发现,当腔长为78 cm时光束质量最佳,此结果与理论值78.6cm很相近。误差主要来自两个方面:一是谐振腔内等效透镜主面位置测量不准确;二是腔内含有晶体棒时,腔长计算不精确。离焦比较大时光束质量明显变差,M2和发散角都很大;与腔镜的失谐灵敏度相比,高斯共焦非稳腔对腔长的失谐灵敏度小,失谐容忍度大。通过测量结果的对比得出,用M2因子评价光束质量是一个较好的选择。     

光纤激光非相干组束技术

光纤激光非相干组束具有结构简单、便于控制等特点,近年来研究进展迅速,组束功率已经达到kW量级.综述了光纤激光非相干组束技术的最新进展,介绍了各种组束方案的基本原理,包括外腔组束、PTR布拉格光栅组束和自适应光学元件组束等;从方案结构和实际应用2方面对各种非相干组束方案进行了分析比较,考虑到单模激光受大气条件影响较小,光束传输距离较远,所以自适应元件组束方案更适和用于定向能武器系统;最后指出要获得100 kW量级的组束激光必须解决的几个关键问题:包括提高单根光纤激光器的输出功率、解决组束元件在高功率下的形变问题和设计优化多阵元组束方案.     

卤化铜激光纵向泵浦窄线宽染料激光器的研究

本文详细描述了 ＣｕＢｒ蒸气激光泵浦的、具有透镜和棱镜扩束、由Ｌｉｔｔｒｏｗ光栅调 谐的新型纵向泵浦染料激光器的设计和工作性能。对Ｒｈ６Ｇ染料，获得了线宽小于 ０．０１ｎｍ重复脉冲频率为１６ｋＨｚ，散射光少、超辐射光弱．发散角小的高质量可调谐染 料激光。本文指出了透镜能够压窄线宽所满足的必要条件；推导了耦合输出镜最佳反射 率和泵浦功率损耗，浓度等参量的关系。理论指出，若进一步增加泵浦功率和提高腔中 光学元件的性能，转换效率将明显增加。     

不同掺杂离子浓度对Yb:YAG微片激光器性能的影响

根据激光物理理论对Yb:YAG微片激光性能进行了理论分析,用于研究镱浓度对Yb:YAG微片激光器性能的影响。在理论分析的基础上进行了数值模拟计算,不同浓度下,通过改变晶体厚度和输出镜透过率提出了Yb:YAG微片激光器的优化运转方案。通过选择较厚的2mm、较低浓度10at.%掺杂的Yb:YAG晶体可以获得较好的激光性能,或薄1mm的具有较高浓度20at.%掺杂的Yb:YAG晶体也可以获得较好的激光性能。