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双端泵浦保偏光纤激光器

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光 纤芯 径仅 为 ０ ５ ｍ 的单模 光 纤 ， ． 主要研 究双 端 泵浦 的效 率和输 出激光 的偏 振情 况 。
图 ４是 利用 两 台半 导体 激光 器分 别单 端泵 浦输 出功 率之 和与 双端 泵浦 输 出功率 的 比较 。从 图 ４也 可 以看 出， 在相 同泵 浦 电流 时 ， 端 泵浦 时输 出功 率大 于两 泵源 单独 泵浦 时输 出功 率之 和 ， 明双端泵 浦转换 效 率高 。 双 说
４ 。 ８ ８ｎ 高透 和 ４ 。 １０ ０ｎＴ 高反 ； 合镜 使用 ４ ５的 ０ ｍ ５的 ６ ｌ ｌ 耦 ０
倍 显 微物 镜 。
２ 实 验 结 果 与 分 析
㈨ ｍ
实验 分别 测量 了 Ｌ Ｄ１和 Ｉ Ｄ２单 端 泵 浦 ， 以及 Ｌ Ｄ１和 ｎ ・ 匕Ｐ ｇ Ｘ 妇 Ｍ ｎ ｐｍ ｅ ｌｅ ｄ ｕ ｐ ｓ ｄａ ｒ Ｌ Ｄ２双端 泵 浦 时 光 纤激 光 器 的输 出 功率 。图 ２ ａ 是 Ｉ （） Ｄｌ 图 双端泵浦光纤激光器实验装置 半 导 体激 光器 单端 泵浦 时输 出功率 与 泵浦 电流 之 间 的关 系 曲线 ， ２ ｂ 是 Ｌ ２半 导 体 激光 器 单 端 泵浦 时 输 图 （） Ｄ 出功率 与泵 浦 电流 之 间的关 系 曲线 。可 以看 出 ， 出功 率 随泵浦 电 流的增 加呈 近似 线 性增 加 。 图 ３是 Ｌ １和 输 Ｄ Ｌ ２半 导 体激 光器 双 端 泵浦 时输 出功率 与 泵浦 电流 之 间 的关 系 曲线 ， Ｄ 可见 输 出功 率 随泵浦 电 流 的增 加 亦呈 近 似 线性 增加 。即光 纤激 光器 输 出都 能保持 很好 的线 性 ， 这说 明双 包层 光纤 激光 器还 未达 到饱 和 ， 能通 过增 加 仍 泵 浦功 率来 提 高输 出功 率 。 国内外在 这一 领域 的研 究 ， 主要 涉及 提 高激光 输 出功率 和泵 浦效 率 ， 文实 验所 用 本
耦 合技 术 也得 到 了相应 的发 展 ］ 。 。本 文对 光纤 激光 器 的双端 泵浦 进行 了研 究 ， 对 双端泵 浦光 纤激 光 器 的特 并
性 进 行 了分 析 。
１ 实 验 装 置
实 验装 置如 图 １所示 。实 验所 用 仪 器 为 两 台输 出 中心 波长 均 为 ８ ８ｎ 的半 导 体 激 光器 Ｌ １和 Ｌ ， ５ｍ ０ ｍ Ｄ Ｄ２ １ 长掺 钕保 偏 光纤 作 为增 益 介质 ， 个二 色 镜 兼 做 腔 镜 和 输 两 出镜 ， 中一 个 是 ８ ８ ｒ 高 透 １０ ０ ｎ 高 反 ， 一 个 为 其 ０ ｉ ｍ ６ ｍ 另
中 图 分 类 号 ： ＴＮ ４ ． ２８ １ 文献标志码 ： Ａ ｄ ｉ １ ． ｒ ８ ＨＰ Ｐ ２ １ ２ ０ ． ８ ３ ｏ：０ ３ ８ ／ Ｌ Ｂ ０ １３ ４ ０ ６
光纤 激 光器 以其 结构 简单 紧凑 、 热效 果好 、 散 转换 效 率 高 、 阈值 、 作稳 定 可 靠 、 低 工 无须 调 试 、 束 质量 好 、 光 易 于集成 等优 点 ， 一直 被人 们认 为是 固体激 光技 术实 用化 的最 佳选 择 。光纤 激光 器 的发展 可 以追溯 到 ２ Ｏ世 纪 ６ ０年代 。１ ６ ９ １年 ， 国 的 Ｓ ｉ ｅ 用一 根 芯径 ３ ０ｔ 的掺钕 （ 抖 ） 璃波 导观 察到 了激 光现 象口 ， 此 开 了 美 ｎｔ ｒ ｚ ０ ｍ ｚ Ｎｄ 玻 ］从
摘
要 ： 以两 台 ８ ８ｒ 半 导 体 激 光 器 Ｌ １和 Ｌ ０ ｉ ｍ Ｄ Ｄ２为 泵 浦 源 ， 光 纤 激 光 器 双 端 泵 浦 进 行 了 研 究 ， 得 对 获
了 ６ ５Ｗ 的 激 光 输 出 。实 验 分 别 测 出 了 Ｉ １和 Ｌ 半 导 体 激 光 器 单 端 泵 浦 和 双 端 泵 浦 时 的 输 出 功 率 ， 双 ． Ｄ Ｄ２ 对 端 泵 浦输 出 功 率 与 单 端 泵 浦 功 率 之 和 进行 了 比较 ， 用 双 端 泵 浦 提 高 了泵 浦 效 率 和 输 出激 光 功 率 。 同时 测 量 利 了输 出激 光 的 偏 振 度 ， 过计 算 得 到 双 端 泵 浦 输 出激 光 的偏 振 度 为 ０ ５ 通 ．。 关 键 词 ： 激 光 技 术 ； 光 纤 激 光 器 ； 双 端 泵 浦 ； 保 偏
光纤激 光 器 的先河 。１ ６ ９ ４年 和 １ ６ ９ ６年 ， ｈ ｒ ｅ 分 别 报 道 了钕 玻 璃 光 纤 激 光 器 。 随着 光 纤 技术 和半 导 Ｃ ａｌ 等 ｓ １ ３ ｌ
体 激光 器 的发 展 ， 纤 激 光 器 也 得 到 了较 快 的 发 展 ， ９ ３年 ， 一 台 使 用 半 导 体 泵 浦 的 光 纤 激 光 器 研 制 成 光 １７ 第 功 ｌ 。特别 是包 层 泵浦技 术 ［ 的提 出 ， ４ ］ ５ 大大 提高 了光 纤激 光 器 的光 转 换 效 率和 输 出功率 ， 此 同时 ， 种泵 浦 与 各
第 ２ ３卷 第 ４期
强 激 光 与 粒 子 束
ＨＩ ＧＨ ＰＯＷ ＥＲ ＬＡＳＥＲ ＡＮＤ ＰＡＲＴＩ ＣＬＥ ＢＥＡ Ｍ Ｓ
Ｖｏ ． ３ Ｉ ２ ，ＮＯ ４ ．
Ａ ｐ ．，２０ ： １ ０ — ３ ２ ２ １ ） ４０ ６ — ３ ０ １ ４ ２ （ ０ １ ０ — ８ ３０
双 端 泵 浦 保 偏 光 纤激 光 器
任广军 ， 姚建铨。
（ ．天 津 理 工 大 学 电子 信 息 工 程 学 院 ，薄 膜 电 子 与 通 信 器 件 天 津 市 重 点 实 验 室 ， 津 ３ ０ ８ ； １ 天 ０ ３ ４
２ ．天 津 大学 精 密 仪 器 与 光 电子 工 程 学 院 ，激 光 与 光 电 子 研究 所 ，光 电信 息 科 学 技 术 教 育 部 重 点 实 验 室 ， 津 ３ ０ ７ ） 天 ０ ０ ２

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大功率LD泵浦双包层掺Yb3+光纤激光器的理论分析与关键技术研究

大功率LD泵浦双包层掺Yb3+光纤激光器的理论分析与关键技术研究

（7）
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第五届全国光子学大会会议论文集 第二分册：纤维光学
该式表明激光阈值取决于与增益介质（掺杂）有关的参数，其中 Pp
sat
=
a p hυ p Γp σ p T1
， Ps
sat
=
a s hυ s 。 Γs σ s T1
当泵浦功率超过阈值时，饱和增益仍保持在阈值附近，因此可由阈值条件求得输出功率：
Ps / Pssat ππ 1 ，忽略增益饱和效应。利用泵浦功率 Pp ( z ) = Pp (0) exp(−α p z ) 以指数减小（其中 α p 表示
泵浦损耗） ，泵浦功率的阈值可表示为：
Pp (0) =
α p α cav L 1 − exp(−α p L) αs
sat Pp
8
高雪松，电话：010-86323271；email：gxs1980@；地址：北京理工大学信息科学技术学院 431 教研室，100081
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第五届全国光子学大会会议论文集 第二分册：纤维光学
效率，实验中得到 0.5W1040nm 激光输出。双包层光纤结构的出现对光纤激光器和放大器摆脱小功率器件， 实现大功率来说是一个具有重大意义的技术突破。1996 年，在 CLEO’96 会议上美国 Polaroid 公司报道了 3+ [3] 利用掺 Yb 的石英光纤在 1.1μm 波长得到 35.5W 功率的连续激光输出 。 其采用的泵浦激光功率为 55.4W， 光纤纤芯直径 8μm，数值孔径 0.1，纤芯包层为矩形 170μm×330μm（内包层） ，内包层外是低折射率含 氟聚合物构成的外包层，内包层的数值孔径 0.45。 近年来，随着包层泵浦技术的发展，以及高功率多模半导体激光器制作工艺的完善，双包层光纤激光 3+ 器受到人们的普遍关注。掺 Yb 双包层光纤激光器成为当前研究热点。
光纤激光器的基本结构

光纤激光器的基本结构

光纤激光器的基本结构光纤激光器是一种利用光纤作为激光介质的激光器。

它具有高效率、高稳定性、小体积等优点，被广泛应用于通信、医疗、材料加工等领域。

其基本结构包括泵浦源、光纤增益介质、反射镜和输出窗口。

1. 泵浦源泵浦源是光纤激光器中最重要的组成部分之一，其作用是提供能量给增益介质，使其产生受激辐射。

常用的泵浦源有半导体激光器和二极管激光器两种。

半导体激光器是一种将电能转化为光能的器件，其工作原理是利用半导体材料中的电子与空穴复合时释放出能量的过程来产生激光。

半导体激光器具有小体积、高效率等特点，但其输出功率有限。

二极管激光器也是一种将电能转化为光能的器件，与半导体激光器相比，二极管激光器具有更高的输出功率和更广阔的工作范围。

因此，二极管激光器是目前光纤激光器中常用的泵浦源。

2. 光纤增益介质光纤增益介质是光纤激光器中产生受激辐射的关键部分。

常用的增益介质有掺铒、掺镱等元素的光纤。

掺铒光纤是一种将铒元素掺杂进石英玻璃中制成的光纤，其主要特点是在1.5微米波段具有较高的增益。

掺镱光纤则是将镱元素掺杂进石英玻璃中制成的光纤，其主要特点是在1.06微米波段具有较高的增益。

3. 反射镜反射镜是将激光产生并放大后反射回来形成激射束束流线的关键部分，通常由高反膜和低反膜组成。

高反膜可以使得大部分激发后发出来的能量被反射回去，而低反膜可以使得少量能量通过，从而形成激射束束流线。

4. 输出窗口输出窗口是将激射束束流线从光纤内部输出的关键部分，通常由透明的玻璃或石英制成。

输出窗口可以使得激射束束流线从光纤内部顺利输出，并保护光纤不受外界环境的影响。

总之，光纤激光器的基本结构包括泵浦源、光纤增益介质、反射镜和输出窗口。

这些组成部分相互配合，共同完成了将泵浦能量转化为激射束束流线的过程。

随着科技的不断发展，光纤激光器在各个领域中的应用前景也越来越广阔。

880nm LD双端端面泵浦的连续单频1.34μm Nd：YVO_4激光器

880nm LD双端端面泵浦的连续单频1.34μm Nd：YVO_4激光器

880nm LD双端端面泵浦的连续单频1.34μm Nd：YVO_4激光器【摘要】：全固态激光器(DSPPL)因其在效率、稳定性、光束质量、结构、寿命等方面的优势备受大家的青睐,因此成为国际上发展速度最快的一种新型激光器；己广泛应用到关系国民经济的军事、工业、科研等重要领域；尤其是单频运转的全固态激光器以其优良的输出功率稳定性和频率特性可广泛的应用于高分辨率激光光谱、相干信息处理、冷原子俘获、引力波探测、量子信息等领域。

本文设计并研制了全固态连续单频1.34μmNd:YVO4激光器。

利用880nm激光二极管双端端面偏振泵浦Nd:YVO4晶体,通过腔镜镀膜抑制1.06μm激光振荡、设计优化环形激光谐振腔,使激光器稳定单向行波运转；实验获得了最大输出功率为9W的连续单频1.34μm激光输出,光-光转换效率为18%,激光器在4小时的功率波动小于士1%,激光器自由运转一分钟的频率漂移为8.65MHz.本论文主要内容概括如下：第一章：绪论首先回顾了激光二极管泵浦的全固态激光器的历史发展概况,并着重介绍了全固态1.34μm激光器的应用及研究现状；然后,对单频激光器的实现方法及单频1.3μm激光器应用、研究现状作了简要的介绍。

第二章：全固态激光器的理论分析首先从四能级激光系统的空间速率方程出发,在考虑泵浦激光光斑和振荡激光光斑空间分布的基础上,仔细推导了LD泵浦的全固态激光器的阈值功率以及近阈值和强光泵浦两种极限条件下的输出功率和斜效率表达式。

然后,综合比较三种激光晶体的性质并进行选择,选取Nd:YVO4激光晶体作为增益介质,并介绍Nd:YVO4晶体的特性。

最后分析激光晶体中沉积热的来源,并简要介绍了改善晶体热效应的措施,为高功率激光器的优化设计提供了理论支持。

第三章：高功率连续单频1.34μNd:YVO4激光器研制了一台高功率连续单频1342nmNd:YVO4激光器。

由于高功率泵浦条件下激光晶体存在严重的热透镜效应,该热透镜效应会严重的影响到谐振腔的稳区范围和激光晶体中的振荡光斑大小；因此我们在参考谐振腔设计原则的前提下,并考虑激光晶体的热效应,对六镜激光谐振腔进行了优化设计。

双包层光纤激光器技术

双包层光纤激光器技术

双包层光纤激光器技术光纤激光器综述摘要：光纤激光器作为光源在光通信领域已得到广泛应用，而随着大功率双保层光纤激光器的出现，其应用正向着激光加工、激光测距、激光雷达、激光艺术成像、激光防伪和生物医疗等更广阔的领域迅速扩展。

本文以下内容概述了简要介绍光纤激光器、光纤激光器的基本结构及特点、光纤激光器的能量应用、光纤激光器的在激光技术领域的应用。

一．光纤激光器的简述光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来：在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”，当适当加入正反馈回路（构成谐振腔）便可形成激光振荡输出。

二．光纤激光器的基本结构及特点光纤激光器的基本结构与固体激光器的结构基本相同，光纤激光器是由增益介质(即掺杂光纤)、谐振腔和泵浦源三部分组成光纤激光器是波导式结构，可传导强泵浦、有高增益(单程增益达50dB) ，稀土元素在玻璃基质中有较宽的线宽和调谐范围(Yb3+为125nm、Tm3+＞300nm )光纤激光器的特点如下：(1) 光纤作为导波介质，其耦合效率高，纤芯直径小，纤内易形成高功率密度，可方便地与目前的光纤通信系统高效连接，构成的激光器具有高转换效率、低激光阈值、输出光束质量好和线宽窄等特点。

(2)由于光纤具有很高的“表面积／体积”比，散热效果好，环境温度允许在-20～+70℃之间，无需庞大的水冷系统，只需要简单的风冷即可。

(3)可在恶劣的环境下工作，如在高冲击、高震动、高温度、有灰尘的条件下皆可正常运转。

(4)由于光纤具有极好的柔绕性，激光器可设计得相当小巧灵活、外形紧凑体积小，易于系统集成，性能价格比高。

(5)具有相当多的可调谐参数和选择性，能获得环。

例如在双包层光纤的两端直接刻写波长和透过率合适的布拉格光纤光栅来代替由镜面反射构成的谐振腔。

全光纤拉曼激光器是由一种单向光纤环即环形波导腔构成，腔内的信号是被泵浦光直接放大，而不是通过粒子数反转。