2μm波长高功率掺铥光纤激光器

介绍了2μm波长高功率掺铥光纤激光器的基本原理,重点分析了其国内外研究的发展现状,梳理了2μm波长高功率掺铥光纤激光器的技术发展趋势,根据其特点分析了2μm波长高功率掺铥光纤激光器在传感和光谱分析、医疗和材料加工等方面的应用前景。     

多芯光纤相干组束研究进展

利用光纤激光器相干组束技术可产生高功率高光束质量的激光输出,因此研究相干组束技术成为必然趋势。本文从多芯阶跃光纤相干组束和多芯光子晶体光纤相干耦合两个方面介绍了目前相干组束研究现状和进展。提出多芯阶跃光纤相干组束和全光纤相干组束都存在弊端,而通过合理设计结构的多芯光子晶体光纤不仅可以实现高功率激光输出,还能促进光通信技术的发展。     

短波长输出的掺镱光纤及其激光器研究

基于激光小信号增益和速率方程理论,对影响短波长掺镱光纤激光器输出的因素进行了理论研究,发现只有当掺镱光纤粒子数反转率大于50%、芯包比大于0.086和0.54时才分别有利于1 018nm和980nm的激光输出.利用满足小信号抑制条件的掺镱光纤搭建短波长光纤激光器模型,分析表明1 018nm激光器增益光纤最佳长度为5.6m,合适输出镜反射率为10%~20%,980nm激光器增益光纤最佳长度为1.4m,合适的输出镜反射率为20%~30%,为实现高功率的短波长激光输出提供了重要理论依据.     

铷D2线高分辨光电流谱研究

应用空心阴极放电管观测铷D₂线的光电流谱,发现谱线中部有凹陷出现。对凹陷出现的原因进行了分析和研究。利用此现象,将半导体激光器(0.7800μm)频率锁定于谱线凹陷的中央。     

大芯径双包层单模光纤

本文对芯中折射率为α分布的双包层单模光纤的传输特性作了详细分析和计算,并且考虑了实际光纤制造工艺(MCVD法)中存在的折射率中心凹陷的影响。根据理论计算值,在国内首次成功地制造了大芯径双包层单模光纤,芯径达14～17μm,比通常的单包层单模光纤提高一倍左右,且弯曲损耗也有明显减小。     

基于高阶模干涉的双参量同时测量传感器的实验研究

提出一种单模-多模-单模(SMS)与光纤布拉格光栅(FBG)级联的传感结构,利用了多模光纤内的高阶模干涉原理实现传感测量.本文采用了同长度芯径分别为50μm和60μm的多模光纤.实验结果显示,在SMS结构中,芯径50 μm和60μm的温度灵敏度分别为0.095nm/℃和0.127nm/℃,采用大芯径多模光纤略有提高SMS结构的温度灵敏度;折射率灵敏度分别为61.96nm/RIU和128.11nm/RIU,采用大芯径多模光纤大大提高了SMS结构的折射率灵敏度,该传感器能够用于温度和折射率的同时测量.     

高功率光纤激光器研究

在讨论高功率光纤激光器工作原理的基础上，分析了高功率光纤激光器的关键技术及其实现方法，概括性评述了高功率光纤激光器研究的最新进展。指出高功率光纤激光器的关键技术主要是包层泵浦技术、光纤融和技术以及谐振腔制备技术；研制矩形或梅花形等内包层结构的双包层增益光纤，采用并行侧向泵浦技术，制备复合型的光纤光栅谐振腔是解决上述关键技术的有效手段。另外，发展新结构的高功率光纤激光器是进一步提高光纤激光器输出功率，改善其性能的必然趋势。     

基于金银复合膜的光子晶体光纤表面等离子体共振传感器

为了优化基于D型光子晶体光纤单层金属膜折射率传感器的性能,提出了一种基于金银复合膜的D型光子晶体光纤表面等离子体共振(PCF-SPR)效应传感器.该传感器具有结构简单、灵敏度高、能有效减少银的氧化、半高宽窄等优点.利用有限元法对所提出的传感器结构进行了模态分析,以评估该传感器的各项参数.仿真结果表明：在纤芯小空气孔直径为0.20μm、大空气孔直径为0.75μm、气孔间距为2.00μm、金膜的厚度为15 nm、银膜的厚度为30 nm时,最大折射率灵敏度为6 400.00 nm/RIU,分辨率为1.56×10^-6 RIU;在相同结构中,相比于单层金膜的折射率灵敏度提高了120%,分辨率提高了95%.该传感器可应用于高灵敏度折射率传感或温度传感等领域.     

D型光纤传感器的飞秒激光加工方法

基于飞秒激光加工系统中二维CCD观测定位的轮廓线方法加工D型光纤,研究离焦量对飞秒激光轮廓线加工质量的影响。研究结果表明:随着聚焦光斑焦平面从光纤的近物镜端逐渐深入光纤,D型光纤加工面沿光传播方向的轮廓倾斜度会变得越来越大。飞秒激光加工方法能够保证加工的一致性。加工的D型光纤有效长度为200μm,从包层顶端到加工面的加工深度为56.4μm,原子力显微镜测得纤芯附近加工表面粗糙度为129 nm。将加工好的D型光纤用于折射率为1.36~1.42的液体传感,测得其传输损耗随折射率线性增大,此D型光纤传感器的单位折射率的传感灵敏度为37 d B。本文的加工方法在提高效率的同时,能够保证D型光纤的加工精度及传感灵敏度。     

光子晶体光纤非线性系数的数值分析

利用全矢量有限元法对六重对称的全内反射型光子晶体光纤的非线性系数进行了数值分析，模拟了光子晶体光纤的非线性系数与纤芯材料折射率、空气孔直径、孔间距的关系，结果表明在其它参量相同的情况下，纤芯材料折射率的变化对光子晶体光纤的非线性系数有着明显的影响，尤其是在输入光波长小于1.0μm范围内,在波长为0.5μm处，当纤芯材料折射率为1．45时非线性系数为0．4047m^-1W^-1，但纤芯材料折射率为1．40时非线性系数高达1．792m^-1W^-1。     

激光家族中的一氧化碳激光器(英)

描述了作为激光光谱分析仪中光源的纵向直流激励自持放电小功率宽频带可调谐一氧化碳激光器,并给出了有关高功率一氧化碳激光器的发展概况．在所描述的一氧化碳激光器中,有相当一部分是由作者在近20年中研制成功的．最后给出了5μm波段一氧化碳激光器和10．6μm波段二氧化碳激光器在金属切割方面的比较实例,并指出了在一氧化碳激光器研究领域尚需解决的问题．     

涂层圆柱光波导传光特性的研究

研究了一种双包层阶跃型光纤，涂层作为内包层，其折射率大于纤芯及外包层的折射率。严格地推导了柱坐标下的特征方程。并在两种极限情况下，推广到平板光波导和传统的阶跃型光纤。详细计算了ＴＭ和ＴＥ波的场分布及功率分布，做出了相应的曲线，表明了涂层厚度和工作波长对场及功率分布的影响。     

新型全光纤结构高功率双包层光纤激光器

通过对高功率双包层光纤激光器工作原理及其输出特性的分析,利用半导体激光器光纤模块作为泵浦源,采用星型双包层掺镱光纤与光纤光栅连接制作出全光纤结构的光纤激光器,获得了6.02 W单模连续输出功率,中心波长1 100 nm,斜效率1.7 W/A。     

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%。     

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.     

掺镱(Yb3+)双包层光纤激光器实验研究

光纤激光器具有转换效率高、光束质量好、散热方便、结构紧凑等优点,是高功率激光器领域的研究热点。本文设计了温控、水冷系统使半导体激光二极管泵浦源稳定在工作波长。通过设计的包层泵浦功率剥除器,有效地剥离了未被掺镱(Yb3+)双包层光纤吸收的泵浦光。采用20 W的半导体二极管激光器作为泵浦源,5 m长掺镱(Yb3+)双包层光纤作为增益介质,光纤光栅作为腔镜,在泵浦功率为19 W时,获得10.42 W的激光输出,激光波长1 062 nm,光-光转换效率约54.8%。     

掺钕聚合物光纤的光辐射特性

制备了掺钕螯合物的聚合物阶跃型光纤.研究三价钕离子在钕螯合物掺杂的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的吸收光谱和发射光谱.根据Judd-Ofelt理论,用吸收光谱计算钕离子在PMMA中的光学跃迁的强度参量:Ω2=33.967×10-20cm2,Ω4=4.465×10-20cm2,Ω6=3.942×10-20cm2.用该参量计算钕离子激发态(4F3/2)的辐射跃迁几率(2167.4s-1)和辐射寿命(461.4μs),同时计算了受激发射截面σij(4F3/2→4I11/2)和荧光分支比β(4F3/2→4IJ′).分析表明,Nd(DBM)3掺杂的PMMA可望用于聚合物光纤放大器和激光器.     

阶跃折射率光纤TE01模衍射场的光束传输因子

根据阶跃折射率光纤TE01模的模场分布及模场径向空间频谱分布与模场分布的关系,给出了阶跃折射率光纤TE01模的二阶矩模场半径和径向空间频率半径以及衍射场光束传输因子的解析函数表达式.计算表明,当光纤归一化频率大于2.797 4时,阶跃折射率光纤TE01模衍射场的光束传输因子较接近于2.采用多项式拟合光束传输因子与光纤归一化频率的关系,给出了光束传输因子与光纤归一化频率关系的函数表达式,并基于拟合值和计算值之间的相对误差阐明了拟合函数表达式的精确性.     

阶跃折射率光纤TE01模衍射场的光束传输因子

根据阶跃折射率光纤TE01模的模场分布及模场径向空间频谱分布与模场分布的关系,给出了阶跃折射率光纤TE01模的二阶矩模场半径和径向空间频率半径以及衍射场光束传输因子的解析函数表达式.计算表明,当光纤归一化频率大于2.797 4时,阶跃折射率光纤TE01模衍射场的光束传输因子较接近于2.采用多项式拟合光束传输因子与光纤归一化频率的关系,给出了光束传输因子与光纤归一化频率关系的函数表达式,并基于拟合值和计算值之间的相对误差阐明了拟合函数表达式的精确性.     

掺镱（Yb3＋）双包层光纤激光器实验研究

光纤激光器具有转换效率高、光束质量好、散热方便、结构紧凑等优点,是高功率激光器领域的研究热点。本文设计了温控、水冷系统使半导体激光二极管泵浦源稳定在工作波长。通过设计的包层泵浦功率剥除器,有效地剥离了未被掺镱（Yb3＋）双包层光纤吸收的泵浦光。采用20w的半导体二极管激光器作为泵浦源,5m长掺镱（Yb3＋）双包层光纤作为增益介质,光纤光栅作为腔镜,在泵浦功率为19w时,获得10．42W的激光输出,激光波长1062nm,光一光转换效率约54．8％。