全光纤激光器实现kW级功率输出

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1.0um波段高功率全光纤结构连续掺镱光纤激光器

PPUMP[W]
掺镱光纤的吸收和发射谱
泵浦吸收带宽，9xxnm波段，选择范围大；增益带宽较大易于实现不同波长的输出或者可调激光器的输出；相对较长的粒子上能级寿命，利于能量积累，有利于实现调Q，锁模激光输出。
Fitted Abs. spectrum, calculated g* for LMA-YDF-20/400
高功率连续掺镱光纤激光器的关键器件
高功率光纤布拉格光栅FBG HR：高反光纤光栅High Reflectivity >99.5%的反射率，反向漏光低宽的3dB带宽（FWHM）， 1.5~2nm Chirp啁啾设计功率承受能力>1000W （信号），>1000W （泵浦）实测泵浦功率>1500W.55
kW级高功率双包层光纤光栅
FBGL4EHC4555 & FBGL4ELC4555透射谱
掺镱光纤的选择
kW级高功率连续掺镱光纤激光器对光纤的要求。
适度的掺杂浓度，9xxnm的吸收水平，避免团簇聚集（clustering）导致的淬灭（quenching）效应。降低光子暗化（Photodarkening）效应。相对较大，标准的400um包层兼容商用半导体泵浦激光器尾纤，降低应用成本。大模场（LMA）低数值孔径（NA）纤芯设计，降低纤芯模式传输数量，提升输出光束质量（Beam quality)。高可靠的涂覆层设计，满足工业级光纤激光器的长期可靠性要求。有源光纤和无源光纤器件之间必须严格匹配，保证输出光束质量和功率稳定性。
MMC0611C6493
Combiner泵浦功率承受能力
合束器的单臂泵浦功率承受能力和应用有很大的关系。右图展示了（6+1)x1型合束器在不同的壳体温度下，承受不同的信号功率情况下的单臂泵浦功率承受能力。 600

光纤激光器的理论与实验研究

光纤激光器的理论与实验研究光纤激光器是一种利用光纤作为工作介质的激光器。

相比于传统激光器，光纤激光器具有结构简单、体积小、功率稳定等优点，因此在光通信、医疗、工业加工等领域得到广泛应用。

本文将介绍光纤激光器的基本原理、结构和性能，并重点探讨了光纤激光器的实验研究进展和应用前景。

一、光纤激光器的基本原理和结构光纤激光器的工作原理基于三个部分：激光介质、激光刺激源和反射器。

光纤激光器与传统激光器最大的不同在于光纤作为激光介质。

激光刺激源可以是电流、光或热等刺激方式，可以通过电子激发将参数转化为光信号，进而在光纤内扩散并被反射器反射形成激光器。

光纤激光器的结构、形式比较多样，但它们一般包括：激光介质、激光刺激源、反射器、光纤耦合器、光学输出部分。

其中，激光介质是光纤，由于光纤的细长、柔性、低价格、可靠性高等特点，提高了光纤激光器的光学特性，比如波导效应，从而实现了实际应用的复杂化程度。

激光刺激源选择与否，一般根据不同应用场合有区别，在医疗领域如SOLED为主流光源，但在工业领域，高压氙或钠灯光源通常采用。

反射器是锥形反射器或圆柱形镜反射器，两者的反射作用都可达到100%。

光纤耦合器主要用于将激光器的输出与其他的光学设备相连，各种传感器、医疗领域、工业领域都可以使用。

光学输出部分是机械永久码和钛焦散镜的组合，多项光学组件共同完成激光输出成型。

二、光纤激光器的性能特点光纤激光器具有很多优点，比如小体积、低噪声、功率稳定等，这些特点使其在各个领域中受到了广泛应用。

（1）大功率输出光纤激光器可以产生1W-100kW持续功率输出，而且功率稳定，颜色较浅。

随着技术不断发展，光纤激光器在功率输出上的性能不断得到提升。

（2）宽波段光纤激光器可以产生宽波段光信号，从紫外线到红外线都可以实现输出，具有很高的信噪比和相干特性。

多种波长的信号可以在同一个光纤内同时传输和操控。

（3）高可靠性由于光纤激光器的光学部件与常规激光器的光学元件相比，具有比较好的机械结构和散热系统，因此在使用时也具有较高的可靠性。

大功率光纤激光器用途

大功率光纤激光器用途大功率光纤激光器是指功率在几千瓦到几百瓦以上的激光器，它具有较高的输出功率和较高的能量密度，因此具有广泛的应用。

以下将详细介绍大功率光纤激光器的主要用途。

首先，大功率光纤激光器在材料加工领域有着重要的应用。

它可以用于金属加工、焊接、切割和打孔等工艺。

由于光纤激光器具有较小的光斑直径和较高的能量密度，因此可以实现高精度和高速度的加工。

对于金属材料，光纤激光器可以快速加热并融化，实现高质量的焊接和切割效果。

此外，光纤激光器还可以用于工业表面处理，如去漆、除锈等。

大功率光纤激光器在这些加工过程中可以提高效率和质量，并减少能源消耗。

其次，大功率光纤激光器在激光打标领域也有广泛的应用。

激光打标是利用激光技术对物品进行标记和刻印。

相比传统的刻划方式，激光打标具有无接触、非接触、高精度等特点。

大功率光纤激光器可以实现对各种材料的打标，包括金属、塑料、陶瓷、玻璃等。

激光打标在电子、电器、医疗器械、汽车零部件等领域有着广泛的应用，可以实现标志、图案、文字等不同类型的刻印。

此外，大功率光纤激光器在医疗领域也有重要的应用。

激光在医疗中具有多种作用，如手术切割、封闭血管、组织烧灼和癌症治疗等。

大功率光纤激光器可以实现高品质和高效率的医学操作。

例如，它可以用于手术中的精确切割和烧灼，减少手术损伤和出血。

此外，光纤激光器还可以通过光热效应杀死癌细胞，用于肿瘤治疗。

大功率光纤激光器在医疗中的应用可以提高手术效果，减少创伤和恢复时间。

另外，大功率光纤激光器在通信和传输领域也有重要的应用。

随着信息技术的发展，光纤通信已成为主流的通信方式。

大功率光纤激光器可以实现高功率和高速度的光信号传输，提高传输距离和容量。

光纤激光器还可以用于光纤放大和光纤激光器系统的构建，提供高质量的光信号。

大功率光纤激光器在通信领域的应用可以提高网络传输速度和质量，满足日益增长的数据需求。

此外，大功率光纤激光器还可以用于科研和实验室应用。

MOPA技术放大

MOPA放大技术引言1917年，Einstein在《关于辐射的量子理论》一文中首次提出了受激辐射的概念，他认为:在物质与辐射场相互作用中，构成物质的分子或原子可以在光子激励下产生新光子，这就为激光(受激辐射光放大)概念的提出打下了最初的理论基础。

但是，激光器的研究真正开始于1958年科学家Schawlow和Townes 提出的利用尺度远大于波长的开放式光学谐振腔实现激光器的思想和Bloembergen提出的利用光泵浦三能级原子系统实现原子数反转的思想。

之后，全球的研究小组开始了一场研制世界上第一台激光器的激烈竞赛。

很快，在1960年，世界上第一台激光器诞生于美国California州休斯实验室，Maiman等科学家成功进行了红宝石全固态激光器的实验演示，从此开启了激光器研究的大门。

光纤激光器的研究起源于1961年，当时Snitzer在纤芯为300的掺钕玻璃波导中发现了激光辐射现象。

随后，Snitzer等人又发表了有关共掺杂光纤中光放大的论文，分别提出了光纤激光器和光纤放大器的构想。

1966年，高馄和Hockham首次讨论了研制低损耗光纤的可能性，为现代光纤通信奠定了基础，也为通信波段光纤激光光源的研究提出了迫切的要求。

大约到了1975年左右，随着低损耗光纤的研制成功和作为光纤激光器泵浦源的半导体激光器的不断实用化，光纤激光器和光纤通信的研究开始进入了快速发展时期。

1985年，英国Southampton大学的Poole等人利用化学气相沉积法制作出了第一根低损耗的单模掺铒光纤(Erbium-doped Fiber, EDF)并制作了掺铒光纤激光器，标志着稀土离子掺杂技术走向成熟，也为各种掺杂增益光纤的制作奠定了基础。

1987年，英国Southampton大学的Mears等人和美国Bell实验室的Desurvire等人先后对掺铒光纤放大器进行了研究并验证了其可行性，实现了光纤通信线路中的光放大，极大推动了光纤通信向更长中继传输距离发展。

kW级主振荡功率放大光纤激光器输出特性

摘
要：分析了ｋＷ级光纤激光器实现单模激光输出的模式控制方式。采用主振荡功率放大方式，实现
了工作波长ｉ．０８“ ｍ、最大输出功率ｉ．０５ｋｗ的全光纤单模激光输出。对激光光谱和光束质量随激光功率的变化等输出特性进行了研究，结果表明：随着激光功率的增大中心波长和光束质量无变化，但谱宽逐渐展宽。分析了激光光谱展宽的原因，认为随着激光功率的增大，光栅纤芯的折射率变化增大，引起本振级的谱宽展宽，而本振级因谱宽展宽引人的噪声在放大级被放大，再加上放大级本身引入的自发辐射，共同造成放大级的谱宽展宽。对光束质量变差的原因进行了分析，认为光纤弯曲导致原先在纤芯中传输的激光部分被泄露到包层中，从而使光束质量变差。关键词：光纤激光器；单模；光谱；光束质量
第２５卷第８期２０１３年８月
强激光与粒子束
ＨＩＧＨＰＯＷＥＲＬＡＳＥＲＡＮＤＰＡＲＴＩＣＩＥＢＥＡＭＳ
Ｖｏ１．２５，Ｎｏ．８
Ａｕｇ．，２０１３
文章编号：１００１ — ４３２２（２０１３）０８ — １８９３ — ０４
ｋＷ级主振荡功率放大光纤激光器输出特性

各功率激光的特点

各功率激光的特点功率激光是一种产生高能量和高功率输出的激光器。

它们通常用于工业、医学、国防等领域，具有许多独特的特点。

下面将详细介绍一些常见功率激光的特点。

1.CO2激光器CO2激光器使用碳气混合物来产生激光束，通常工作在10.6微米的波长。

CO2激光器具有以下特点：-高功率输出：CO2激光器可以产生高达几千瓦的功率输出，是一种非常强大的激光器。

-高效率：CO2激光器的光电转换效率通常在10-30%之间，能够最大限度地将电能转换为光能。

-较低的光束质量：CO2激光器的光束质量较差，通常具有较大的光斑尺寸和较差的光束射准度。

2.光纤激光器光纤激光器是一种使用光纤作为激光体的激光器，产生的激光束通常工作在1微米以下的波长。

光纤激光器具有以下特点：-高功率输出：光纤激光器具有较高的功率输出，通常为几千瓦。

-高效率：光纤激光器的光电转换效率较高，通常在30-40%之间。

-高光束质量：光纤激光器可以产生具有较小光斑尺寸和出色光束质量的激光束。

-可靠性和耐用性：光纤激光器具有较长的寿命和较高的可靠性，适用于长时间运行和恶劣环境。

3.二极管激光器二极管激光器是一种使用半导体材料作为激活介质的激光器，常见的波长包括808nm、940nm和980nm。

二极管激光器具有以下特点：-小巧轻便：二极管激光器体积小，重量轻，便于安装和携带。

-高效率：二极管激光器的光电转换效率通常在50%以上，具有优秀的能源利用率。

-窄光谱：二极管激光器产生的光束具有相对较窄的光谱线宽，适用于许多精密应用。

-快速调制：由于二极管激光器具有快速的调制特性，它们常用于通信和数据传输领域。

4.固体激光器固体激光器使用固体材料（如Nd:YAG、Nd:YVO4等）作为激活介质，并通过泵浦光源来激活材料产生激光束。

固体激光器具有以下特点：-高功率输出：固体激光器通常可以产生较高功率，从几十瓦到几千瓦不等。

-高光束质量：固体激光器可以产生较小的光斑尺寸和出色的光束质量。

窄线宽光纤激光器在1030 nm波段实现3 kw近衍射极限输出

窄线宽光纤激光器在1 030 nm 波段实现3 kW 近衍射极限输出*楚秋慧，舒　强，林宏奂，陶汝茂，颜冬林，王建军，景　峰（中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川绵阳 621900）摘要：基于大模场面积掺镱光纤搭建了全光纤1 030 nm 高功率窄线宽光纤激光主振荡功率放大系统，实现了3 004 W 的最高功率输出，斜率效率69.27%，是目前报道的输出功率最高的1 030 nm 波段近衍射极限光纤激光器。

最高输出功率时，x ，y 方向的光束质量因子分别为1.169，1.174，3 dB 光谱宽度为0.18 nm ，放大自发辐射抑制比达到37 dB 。

关键词：窄线宽激光器；掺镱激光器；单模激光器；放大自发辐射中图分类号： O439 文献标志码： A doi : 10.11884/HPLPB202032.190463All-fiber narrow linewidth fiber laser achieved 3 kW neardiffraction limited output at 1 030 nmChu Qiuhui ， Shu Qiang ， Lin Honghuan ， Tao Rumao ， Yan Donglin ， Wang Jianjun ， Jing Feng（Research Center of Laser Fusion , CAEP , P. O. Box 919-988, Mianyang 621900, China ）Abstract ： In this paper, we demonstrate an all-fiber high-power Yb-doped 1 030 nm fiber laser based on master oscillator power amplifier structure. The record output power at 1 030 nm up to 3 004 W was achieved, along with a slope efficiency of 69.27%, which is the highest output power for 1030 nm near diffraction limited beam quality fiber laser. The beam quality factor is M x 2＝1.169, M y 2＝1.174, and full width at half maximum is 0.18 nm at maximum power level. The amplified spontaneous emission (ASE) suppression ratio reaches up to 37 dB.Key words ： narrow linewidth fiber laser ； ytterbium doped fiber laser ； single mode fiber laser ； amplified spontaneous emission光谱合成技术是目前提升光纤激光器输出功率的有效方式，发展1 030 nm 波段的窄线宽光纤激光器可以拓宽光谱合成的光谱范围，增加合成子束的数量，从而提升光谱合成的输出功率[1]。

kW级光纤耦合输出二极管激光器模块

１ｍｉｉａ特性参数与耦合设计ｎ－ｒｂ
实验使用的连续６ｍｉｉａ的发光单元宽度为１００Ｗｎ－ｒｂ０ｍ，ｉｈ为５０ｐｔｃ０ｍ，腔长为４ｍｍ，发光单元，．～４３Ａ。由于其与标准的ｃｂｒｍ—ａ在结构尺寸上的差异，计并使用针对ｍｉｉａ的铜微设ｎｂｒ — 通道冷却器进行封装，图１所示。测得其输出功率在驱动电流为连续６时达到６，随电流升高输出如ｏＡ０Ｗ且功率呈线性变化。电光转换效率最大为６６功率一０／，９电流（）ＤＩ曲线图如图２所示。驱动电流为连续６时，０Ａ
＊收稿日期：０１１－２２１—２１；修订日期：０２０ — ７２１ — ２１基金项目：家自然科学基金重大项目（０９２１国６８００）作者简介：谭吴（９５）男，士研究生，１８一，博主要从事二极管激光器及应用技术研究；ａｈｏ＠１３ｃｒ。ｔｎａｍｆ６．ｏｎ
器、材料处理和医疗仪器等领域获得了广泛的应用。标准线阵二极管激光器（ｍ— ａ）ｃｂｒ由于其慢轴方向的光束
质量较差，无法直接耦合进入光纤。因此需要对其光束进行整形，即将光束沿慢轴方向切成数段再堆叠至快轴
方向，以平衡快慢轴的光束质量，并满足光纤芯径与数值孔径的要求。但如此造成了耦合系统整体结构复杂，

ipg光纤激光器参数要求

ipg光纤激光器参数要求IPG光纤激光器参数要求光纤激光器是一种特殊类型的激光器，它采用光纤作为激光介质，具有高效率、高质量光束和稳定性好等优点。

而IPG光纤激光器是一种由IPG光纤激光器公司生产的光纤激光器，它在各个参数方面都有一定的要求和标准。

1. 输出功率(Output Power)：IPG光纤激光器的输出功率是指激光器产生的激光功率大小。

根据不同的应用需求，输出功率有不同的要求，一般在几瓦到几千瓦之间。

高输出功率可以提供更强的激光能量，适用于需要大功率激光的应用领域。

2. 波长(Wavelength)：波长是指激光器所产生激光的波长大小。

IPG光纤激光器通常采用准连续波长，如1064纳米，适用于许多材料的加工和切割。

3. 光束质量(Beam Quality)：光束质量是指光束的空间分布和光束直径的大小。

IPG光纤激光器的光束质量通常采用M²参数来描述，M²值越接近1代表光束质量越好。

光束质量好的激光器可以提供更小的光斑和更高的能量密度，适用于精细加工和高精度测量。

4. 脉冲重复频率(Repetition Rate)：脉冲重复频率是指激光器产生脉冲的频率大小。

IPG光纤激光器的脉冲重复频率可以根据不同的应用需求进行调节，一般在几千赫兹到几兆赫兹之间。

高脉冲重复频率可以提高加工效率，适用于需要高速加工的应用领域。

5. 光纤长度(Fiber Length)：光纤长度是指激光器中使用的光纤的长度。

IPG光纤激光器通常采用长光纤结构，可以减少光束的损耗和衰减，提高激光器的稳定性和可靠性。

6. 温度稳定性(Temperature Stability)：温度稳定性是指激光器在不同温度下输出功率的稳定性。

IPG光纤激光器具有较好的温度稳定性，可以在一定温度范围内保持输出功率的稳定性。

7. 效率(Efficiency)：效率是指激光器将输入能量转化为输出激光能量的比例。

IPG光纤激光器具有较高的效率，可以提供更高的输出功率和更低的功耗。

光纤激光器国内外研究现状及发展趋势

光纤激光器国内外研究现状及发展趋势
光纤激光器是利用光纤作为激光谐振腔的激光器，具有体积小、功率高、光束质量好、可靠性高等优点。

国内外对光纤激光器的研究已经有了较大的进展，主要表现为以下几个方面：
1.技术路线的发展：目前光纤激光器主要分为掺铒光纤激光器和掺镱光纤激光器两种技术路线。

在这两种技术路线上，研究人员不断地尝试着新的掺杂元素，如掺铥、掺镥等，以提高激光器的性能。

2.激光器功率的提高：目前光纤激光器的最高输出功率已经超过了10 kW，而且在逐步向更高功率的方向发展。

为了提高激光器的功率，研究人员不断尝试着新的激光器结构，如双芯光纤、大芯径光纤等。

3.激光器光束质量的提高：光纤激光器因为其波导结构的特殊性质，光束质量非常好。

但是，为了满足不同的应用需求，研究人员还在不断地提高光束质量，例如通过控制光纤的折射率分布等方法。

4.应用领域的扩大：随着光纤激光器性能的不断提高，其应用领域也在不断地扩大。

目前光纤激光器已经广泛应用于工业加工、医疗、通信等领域，未来还有更多的应用领域等待光纤激光器的发展。

发展趋势：
未来，光纤激光器的发展趋势将是：
1.高功率化：光纤激光器的输出功率将继续提高，向更高功率的方向发展。

2.高光束质量化：光纤激光器的光束质量将继续提高，以满足更高精度的应用需求。

3.多波长化：为了满足更多的应用需求，光纤激光器将继续向多波长方向发展，例如通过多掺杂元素的光纤实现多波长输出。

4.智能化：光纤激光器将向智能化方向发展，例如通过集成传感器等技术，实现对激光器的实时监测和控制。

总之，光纤激光器作为一种重要的激光器，其研究和发展将会在未来继续取得更大的进展。

连续波千瓦级光纤激光器

连续波千瓦级, 高功率光纤激光器研制方案I. 引言激光二极管泵浦光纤激光器, 具有许多独特的优点: 特高的转换效率, 光转换效率> 85%, 电光功率效率介于30% -- 50% ; 极好的光束质量, 光束的衍射极限M² ≤1.05; 设计简单, 结构紧凑, 体积小, 重量轻, 稳定可靠性高; 大表面积-体积比,易于散热,能进行有效的热管理; 长寿命，少维修, 并有一个坚实可靠的共振腔.连续波千瓦级, 高功率光纤激光器. 由于, 它在工业和国防军事上的特殊需要. 目前,美国和英国, 已投入了大量人力和物力, 并列入国家重大项目, 进行攻关研究. 例如, 美国的高功率光纤激光器, 由国防部, 国家防御先进研究课题部门( DARPA[1] ) 负责管理, 制定规化, 投资了大量资金, 进行开发研究. 美国的空军, Northrop Grumman空间技术公司,波音公司,斯坦福大学,英国的SPI公司[2], 南安埔登大学光电子研究中心等单位, 都签定了攻关合同.目前,世界上,仅有美国IPG公司和英国SPI公司, 可提供最大输出功率, 分别为10千瓦和两千瓦, 高功率光纤激光器商业化产品. 一般说来, 连续波千瓦级, 高功率光纤激光器, 很敏感, 美国不可能批准该产品的出售. 特建议国家有关部门, 组织人力和物力, 尽快开展自主创新研究.II. 目标: 连续波1千瓦(1kW)高功率光纤激光器样机的研制图1.表示: 激光二极管堆，单根光纤, 双端泵浦，千瓦级光纤激光器的结构.∙Yb-doped large-core fiber -- 表示掺镱的大模面积, 双包层单模或少模石英光纤. 也可表示, 掺镱的大模面积, 双包层光子晶体石英光纤.∙975 nm Pump source -- 表示975纳米波长, 多模光纤耦合, 激光二极管堆高功率泵浦模块. 其多模光纤纤芯直径为600µm -1000µm，激光二极管模块, 经多模光纤耦合后, 其输出功率为400W - 1kW.∙Signal feedback for external cavity - 此处为光纤激光器的后反射腔镜.该反射镜,在1080nm激光波长处,涂有高反射介质膜层.∙Angled facet -- 该处为掺镱大模面积, 双包层单模石英光纤的后输出端面, 该端面为斜面,并涂有激光和泵浦波长的高增透介质膜层. 它也是泵浦光的输入面.∙Polished facet with high damage threshold -- 该处为掺镱的大模面积, 双包层,单模石英光纤的前端面, 其端表面与双包层光纤光轴成直角, 并涂有975纳米泵浦波长的高增透介质膜层. 该端面, 是泵浦光的输入面, 也是光纤激光器的输出端，它由双包层光纤解理或抛光制成, 其反射率为4% .图1.显示的激光二极管堆, 单根光纤, 双端泵浦, 千瓦级光纤激光器的研制方案. 在方案中, 采用掺镱双包层石英光纤, 作为高功率光纤激光器的增益介质, 其主要原因是稀土杂质镱, 能以较高浓度掺入石英光纤, 并有较小的量子淬灭效应, 这意味著, 掺镱光纤激光器, 可获得较高的光转换效率, 较小的热产生, 易于热管理, 并可实现高功率激光输出.III.光纤激光器重要组成及分系统:1. 激光增益介质:采用掺镱的大模面积, 双包层, 单模或少模石英光纤作为高功率光纤激光器的增益介质( 亦可采用掺镱的大模面积双包层光子晶体石英光纤作为激光介质), 对掺镱双包层单模石英光纤有如下要求:a. 掺镱的浓度要高, 一般要高于4500 ppm ( wt ).b. 在维持单模或少模时, 双包层石英光纤的纤芯直径要大, 其直径大于30µm.c. 为有效地利用激光二极管堆的泵浦功率, 双包层石英光纤的内包层直径, 也要尽可能大. 一般说来, 内包层直径, 在400µm - 600µm 之间. 但是, 内包层直径太大, 也会降低泵浦光的吸收系数.d. 一般说来, 掺镱双包层石英光纤, 纤芯的数值孔径(NA)为0.06, 低数值孔径是为了保证, 在维持单模或少模时, 获得大模面积或大的纤芯直径. 掺镱双包层石英光纤包层的数值孔径(NA)为0.48, 掺镱双包层光子晶体石英光纤, 包层的数值孔径为0.55 – 0.62. 较大的包层数值孔径,有利于激光二极管堆, 高功率光纤耦合泵浦模块, 将泵浦光高效率地, 注入掺镱大模面积, 双包层石英光纤.2. 激光器共振腔:现将, 千瓦级光纤激光器的共振腔结构简述如下:a. 激光器的后共振腔镜: 采用高光学质量石英片作介质, 在石英片的一个表面, 涂镀激光中心波长为1080纳米, 带宽从1070 nm – 1100 nm ( 带宽30纳米) 的高反射膜层. 这里, 采用宽带增益放大, 即可获得高功率激光输出, 同时, 也可避免高功率下, 激光介质膜层的损坏.b. 激光器的前共振腔镜:也是光纤激光器的耦合输出镜, 它是由双包层光纤解理或抛光制成, 该腔面与双包层光纤光轴垂直, 其反射率为4% , 该表面的反射率, 由石英本身的折射率决定. 该端面, 也是激光二极管堆, 高功率泵浦模块的耦合输入面, 并要求, 在其面上涂镀975纳米泵浦波长的高增透介质膜层.3. 激光器泵浦源:千瓦级光纤激光器的泵浦源: 由10-20个激光二极管棒( Laser diode bar ), 叠加成激光二极管堆( Laser diode stack ), 并采用,特殊的微光学系统与多模光纤耦合组成,即是激光二极管堆, 多模光纤耦合高功率泵浦模块. 目前,该模块的多模光纤直径为600µm, 数值孔径(NA)为0.22, 输出功率达500 瓦. 一般说来, 激光二极管棒长为1厘米, 由19个宽条型, 激光二极管组成, 其输出功率为40瓦. 近来, 美国nlight 公司, 将单个激光二极管棒的输出功率, 已提高为80瓦, 故高功率光纤泵浦模块, 不久, 就可达1000 瓦.图2.表示: 激光二极管堆, 采用微光学系统聚焦多光束的图解.图3.表示: 采用微光学系统, 将激光二极管堆的多光束聚焦后, 耦合进入多模光纤.IV. 关键技术问题的分析和解决:1. 掺镱(Yb-doped) 大模面积(LMA), 双包层(DC), 单模石英光纤的选择:a. 要求掺镱双包层石英光纤, 具有较低的本底损耗( Low background loss ):一般说来, 在1200纳米波长处, 要求掺镱石英光纤的本底损耗小于40dB/km, 即0.4dB/10 m. 这意味著, 采用10米长度的掺镱双包层石英光纤, 作为激光增益介质,激光和泵浦光的本底吸收, 仅为1% 左右, 对千瓦级光纤激光系统, 产生的热影响不大.b. 要求掺镱双包层石英光纤, 具有较高的掺镱浓度:一般说来, 双包层石英光纤, 要求掺镱的浓度Nt ≥ 4500 ppm ( wt ).据光纤激光器的理论，每米激光放大光纤, 输出的最大功率,由下式描述：P max = (hνp) · N t · S core/ t s( 1 )从( 1 ) 式可看出, 光纤激光器中可抽取的能量, 主要取决于放大光纤中掺杂的浓度N t, 萤光寿命t s , 纤芯的截面积S core，其中hνp是泵浦光子的能量。

基于简单mopa结构实现3.08 kw全光纤窄线宽线偏振激光输出

基于简单MOPA 结构实现3.08 kW 全光纤窄线宽线偏振激光输出*王岩山1,2,3，王　珏1,2，常　哲1,2,3，彭万敬1,2，孙殷宏1,2，马　毅1,2，高清松1,2，张　凯1,2，唐　淳1,2（1. 中国工程物理研究院应用电子学研究所，四川绵阳 621900； 2. 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室，四川绵阳 621900；3. 中国工程物理研究院研究生部，北京 100088）摘要：基于简单的主振荡功率放大结构，演示了一种高功率窄线宽线性偏振全光纤激光器，其最大输出功率为3.08 kW ，3 dB 线宽为0.2 nm 。

在整个功率缩放过程中，偏振消光比约为94%，光束质量M 2约为1.4。

这是国内外首次实现3 kW 全保偏光纤激光输出，与基于相位调制的窄线宽激光器相比，该激光器可实现近似的线宽，同时具有受激布里渊散射阈值高、系统结构简单、成本低等特点。

关键词：全光纤激光器；主振荡功率放大；窄线宽；线偏振中图分类号： TN248；O439 文献标志码： A doi : 10.11884/HPLPB202032.200004Output of 3.08 kW narrow linewidth linearly polarized all-fiberlaser based on a simple MOPA structureWang Yanshan 1,2,3， Wang Jue 1,2， Chang Zhe 1,2,3， Peng Wanjing 1,2， Sun Yinhong 1,2，Ma Yi 1,2， Gao Qingsong 1,2， Zhang Kai 1,2， Tang Chun 1,2（1. Institute of Applied Electronics , CAEP , Mianyang 621900, China ;2. The Key Laboratory of Science and Technology on High Energy Laser , CAEP , Mianyang 621900, China ;3. Graduate School of CAEP , Beijing 100088, China ）Abstract ： We demonstrated a narrow linewidth linearly polarized all-fiber laser operating at maximum output power of 3.08 kW with a 3 dB linewidth of 0.2 nm based on a simple master oscillator power amplifier (MOPA) structure. The polarization extinction ratio (PER) is about 94% and the M 2 is about 1.4 along the whole power scaling process. This is the first demonstration of a 3 kW linearly polarized all-fiber laser output. Compared with the narrow linewidth fiber amplifier based on phase modulation, this system can achieve a nearly same linewidth. Meanwhile, it has the characteristics of high stimulated Brillouin scattering (SBS) threshold, simple structure, and low cost, etc.Key words ： all-fiber laser ； master oscillator power amplifier ； narrow linewidth ； linear polarization高功率窄线宽线偏振光纤激光器在非线性频率转换，光谱合成及相干合成等领域有着重要的作用。

国产泵浦增益一体化复合功能激光光纤实现8.74kW激光输出

最峰（１９６８）．男，研究员．主要从事高功率固体激光技术研究；ｊｉｎｇｆｅｎｇ０９＠ｓｉｎａ．Ｃｌｌｌｆ建军（ｉ９７｛）．男．研究员．主要从事离功率光纤激光技术研究；ｗｊｊｃａｅｐ＠ｃａｅｐ．ｃｎ。
０】０】０ｌ＿１
强激光与粒子束
国产泵浦增益一体化复合功能激光光纤成功实现８．７４ｋｗ激光浦技术路线的新突破，进一步证明了泵浦增益一体化复合功能激光光纤在超大泵浦能量耦合注入和高品质激光增益放大方面的巨大潜力，为国产光纤激光材料突破万瓦功率大关奠定了良好的基础。
现了ｌ（）．６６ｋＷ的总泵浦注入，最终实现了８．７４ｋｗ的激光输出，其埘应的斜率效率为８１（图１（ｂ）），输出激光中心波Ｋ１０７１）．４ｎＩｌｌ，３ｄＢ带宽２．７６ｎｌｉ１，未发现受激拉曼散射ＳＲＳ与自激振荡放大ＡＳＥ等非线性现象
林傲祥，湛欢，王瑜英，彭昆，王小龙，倪力，唐选，刘爽，李雨薇，姜蕾，俞娟，王建军，景峰
（中国工程物理研究院激光聚变研究中心．四川绵阳６２１９００）ｄｏｉ：１０．１ｌ８８４／ＨＰＩＰＢ２０ｌ８３０．１７０４６６
第３ｏ卷第１期２０１８年１月
强激光与粒子束
ＨＩＧＨＰ（）ＷＥＲＬＡＳＥＲＡＮＤＰＡＲＴ１ＣＩＥＢＥＡＭＳ
Ｖｏ１．３Ｏ．ＮＯ．１Ｊａｎ．，２０１８

长波段半导体激光泵浦光纤激光器实现2 kW功率输出

长波段半导体激光泵浦光纤激光器实现2 kW功率输出王鹏;孟祥明;吴函烁;叶云;杨保来;奚小明;史尘;张汉伟;王小林;习锋杰;王泽锋;许晓军;周朴;陈金宝【期刊名称】《强激光与粒子束》【年(卷),期】2024(36)3【摘要】半导体激光(LD)泵浦的高功率光纤激光器具有效率高、体积小、重量轻、稳定性好等优点,在工业加工等诸多领域都有着广泛的应用。

为了提高泵浦光吸收率,传统光纤激光器常用915 nm和976 nm波段的LD作为激光的泵浦源。

在该类LD泵浦的光纤激光器中,由于量子亏损和泵浦吸收系数相对较高,光纤激光器的热致模式不稳定(TMI)阈值相对较低。

为了提高量子效率和潜在的TMI阈值,提出采用大于1010 nm波段的LD直接泵浦光纤激光器,产生高量子效率激光。

搭建了振荡放大一体化的全光纤激光器,采用总泵浦功率为2.56 kW的1010 nm波段LD 泵浦,首次获得输出功率2.05 kW、光束质量M^(2)约1.7的激光。

后续将通过进一步增大泵浦功率、优化光纤特性以实现更高功率、更优光束质量的光纤激光输出。

【总页数】3页(P82-84)【作者】王鹏;孟祥明;吴函烁;叶云;杨保来;奚小明;史尘;张汉伟;王小林;习锋杰;王泽锋;许晓军;周朴;陈金宝【作者单位】国防科技大学前沿交叉学科学院;国防科技大学南湖之光实验室;国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TN242【相关文献】1.196W功率输出的高功率包层泵浦光纤激光器2.光纤放大器大功率半导体泵浦激光器与单模光纤的耦合研究3.超高清电视发展与应用4.LD直接泵浦全光纤激光器输出功率突破20 kW5.基于自研光纤的LD泵浦光纤激光器实现10 kW输出因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

国产光纤实现直接抽运全光纤化3000W级激光输出

国产光纤实现直接抽运全光纤化3000W级激光输出王雪娇;肖起榕;闫平;陈霄;李丹;杜城;莫琦;衣永青;潘蓉;巩马理【期刊名称】《物理学报》【年(卷),期】2015(0)16【摘要】基于国产光纤构建了直接抽运全光纤化主控振荡器功率放大器结构光纤激光器,放大级分别采用武汉烽火锐光科技有限公司和中国电子科技集团公司第四十六研究所提供的国产20/400μm掺镱双包层光纤作为增益光纤,通过全国产化放大级实现了3050和3092 W的1080 nm激光输出.放大级提取效率分别为67.3%和68.2%,光-光效率分别为63.0%和63.9%.据可查询资料,这是公开报道的直接抽运全光纤激光输出的最高水平,同时由于采用了国产光纤作为放大级增益光纤,表明国产光纤具备了3 k W级光纤激光器输出能力.通过国产光纤横截端面以及光纤熔接显微镜图像实验分析知,光纤制造工艺的不足是导致国产光纤激光器效率低的主要原因.继续改进光纤工艺,提升抽运功率,优化光纤长度,有望实现更高功率的全国产化光纤激光器输出.【总页数】6页(P257-262)【关键词】高功率光纤激光器;直接抽运;国产光纤;全光纤化【作者】王雪娇;肖起榕;闫平;陈霄;李丹;杜城;莫琦;衣永青;潘蓉;巩马理【作者单位】清华大学精密仪器系,光子与电子技术研究中心;武汉烽火锐光科技有限公司;中国电子科技集团公司第四十六研究所【正文语种】中文【中图分类】TN248【相关文献】1.国产泵浦增益一体化复合功能激光光纤实现8.74kW激光输出 [J], 林傲祥;姜蕾;俞娟;王建军;景峰;湛欢;王瑜英;彭昆;王小龙;倪力;唐选;刘爽;李雨薇2.国产全光纤结构激光器实现245W高功率激光输出 [J], 肖虎;董小林;周朴;许晓军;陈金宝3.国产光纤实现同带抽运3000W激光输出 [J], 王泽晖;闫平;巩马理;肖起榕;王雪娇;衣永青;庞璐;潘蓉;黄昱升;田佳丁;李丹4.国产光纤实现直接抽运全光纤化3000 W级激光输出∗ [J], 王雪娇;巩马理;肖起榕;闫平;陈霄;李丹;杜城;莫琦;衣永青;潘蓉5.国产部分掺杂光纤实现3kW全光纤激光振荡输出 [J], 张志伦;张芳芳;林贤峰;王世杰;曹驰;邢颍滨;廖雷;李进延因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

光纤激光共孔径光谱合成实现5 kW高效优质输出

光纤激光共孔径光谱合成实现5 kW高效优质输出马毅;颜宏;田飞;孙殷宏;赵磊;王树峰;谢庚承;李腾龙;王小军【期刊名称】《强激光与粒子束》【年(卷),期】2015(027)004【摘要】采用多层介质膜衍射光栅实现多路高功率光纤激光共孔径光谱合成有望成为光纤激光同时实现高功率、高效率和高光束质量的最具发展潜力的技术途径.搭建了一套基于双光栅色散补偿设计的5 kW共孔径光谱合成系统.采用国产多层介质膜衍射光栅实现了5路kW级窄谱子束激光的高效优质共孔径光谱合成,最大输出功率达5.07 kW,光束质量因子(M2)小于3,合成效率达到91.2％.初步研究表明:多层介质膜衍射光栅在较高功率水平、较宽光谱范围内均能保持较高衍射效率,是实现高功率光纤激光高效率光谱合成的重要器件;参与合成的子束自身的光束质量水平和线宽是影响合成输出光束质量的重要因素,光谱合成系统的输出功率主要受限于窄谱子束的输出功率和合成路数,增加窄谱子束的功率或合成路数均可进一步提升系统的输出功率.【总页数】3页(P1-3)【作者】马毅;颜宏;田飞;孙殷宏;赵磊;王树峰;谢庚承;李腾龙;王小军【作者单位】中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室,四川绵阳621900;中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室,四川绵阳621900;中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室,四川绵阳621900;中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室,四川绵阳621900;中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川绵阳621900;中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室,四川绵阳621900;中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室,四川绵阳621900;中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室,四川绵阳621900;中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室,四川绵阳621900;北京应用物理与计算数学研究所,北京100088【正文语种】中文【中图分类】TN248.1【相关文献】1.窄线宽光纤激光器在1030 nm波段实现3 kW近衍射极限输出 [J], 楚秋慧; 舒强; 林宏奂; 陶汝茂; 颜冬林; 王建军; 景峰2.22 GHz窄线宽全光纤激光器实现2.62 kW近衍射极限输出 [J], 楚秋慧;景峰;廖若宇;舒强;陶汝茂;颜冬林;李峰云;林宏奂;温静;王建军3.国产部分掺杂光纤实现3kW全光纤激光振荡输出 [J], 张志伦;张芳芳;林贤峰;王世杰;曹驰;邢颍滨;廖雷;李进延4.光谱线宽与中心波长可同时调谐的高功率光纤激光实现3kW输出 [J], 叶俊;李思成;张扬;马小雅;许将明;周朴5.保偏光纤激光器实现10.6GHz线宽3kW输出 [J], 楚秋慧;舒强;郭超;颜冬林;李峰云;张昊宇;林宏奂;王建军;景峰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

2 μm超窄线宽光纤激光实现1 kW近衍射极限输出

2 μm超窄线宽光纤激光实现1 kW近衍射极限输出
刘航;王宏宇;王佳伟;于洋;张骞文;冯昱骏;孙殷宏;徐善辉;鲁燕华;唐淳
【期刊名称】《强激光与粒子束》
【年(卷),期】2024(36)7
【摘要】2 μm波段光纤激光广泛应用于生物医学、环境监测、非线性频率转换,以及激光雷达和激光通信领域,备受研究人员关注。

然而,该波段的激光器功率提升面临着低量子效率、高热负载和部分非线性效应的限制。

基于反转概率调谐序列的高阶相位调制技术以抑制SBS效应、多级链路自动反馈的信号激光时域稳定控制技术以提升SRS阈值,以及光纤基横模纯化技术以控制光束质量,采用两级主放大结构,在1 950 nm波长实现了1 kW窄线宽近衍射极限输出,光光转换效率达55.6%,线宽3.8 GHz,光束质量M~2约1.2,在最高功率时无横向模式不稳定效应。

【总页数】3页(P1-3)
【作者】刘航;王宏宇;王佳伟;于洋;张骞文;冯昱骏;孙殷宏;徐善辉;鲁燕华;唐淳【作者单位】中国工程物理研究院应用电子学研究所;先进激光与高功率微波全国重点实验室;华南理工大学光通信材料研究所;军事航天部队装备部军事代表局驻绵阳地区军事代表室;中国工程物理研究院研究生部
【正文语种】中文
【中图分类】TN242
【相关文献】
1.窄线宽光纤激光器在1030 nm波段实现3 kW近衍射极限输出
2.22 GHz窄线宽全光纤激光器实现2.62 kW近衍射极限输出
3.近衍射极限高消光比窄线宽保偏光纤激光输出功率突破5 kW
4.10 W近衍射极限输出的高效率窄线宽主控振荡放大半导体激光器
5.低数值孔径部分掺杂纺锤形光纤实现4kW近衍射极限激光输出
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双模式人眼安全MOPA全光纤激光器

双模式人眼安全MOPA全光纤激光器云剑;孙传东;高存孝;朱少岚;何浩东;冯莉;牛林全;董利军【期刊名称】《深圳大学学报（理工版）》【年(卷),期】2012(029)004【摘要】报道了一台可实现脉冲和连续两种工作模式的全光纤激光器.激光器采用主振荡功率放大结构,种子激光器使用直接调制的单模半导体激光器,其输出波长为1550nm,光纤放大器包括两级预放大器和一级主放大器.用于脉冲激光输出时,在重复频率50kHz、泵浦功率4W时,获得脉冲宽度1.7ns、峰值功率5.1kW的单模脉冲激光输出.用于连续激光输出时,获得平均功率为0.5W的调制信号,该激光器能同时满足脉冲和相位两种测距功能的使用.%An all-fiber laser which could work with either pulse or continuous wave (CW) mode is reported. Tlie configuration of laser is master-oscillator power-amplifier ( MOPA), the seeder of which is a single mode directly modulated laser diode operating in wavelength of 1 550 run, and the amplifier consists of two preamplifiers and one main amplifier. In pulse mode, the peak power of 5.1 kW and a pulse width of 1.7 ns are obtained when the repetition rate is 50 kHz and the pump power is 4 W. In CW mode, the average power of 0.5 W is obtained. By-using this laser, the pulse and the phase laser ranging can be realized simultaneously.【总页数】5页(P311-315)【作者】云剑;孙传东;高存孝;朱少岚;何浩东;冯莉;牛林全;董利军【作者单位】中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安710119;中国科学院研究生院,北京10039;中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安710119;中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安710119;中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安710119;中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安710119;中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安710119;中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安710119;中国科学院研究生院,北京10039;中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安710119;中国科学院研究生院,北京10039【正文语种】中文【中图分类】TN242;TN248【相关文献】1.高重频人眼安全光参变振荡器实验研究 [J], 金锋;翟刚;李晶;时顺森;马楠;王建华;陈仁2.基于简单MOPA结构实现3.08 kW全光纤窄线宽线偏振激光输出 [J], 王岩山; 王珏; 常哲; 彭万敬; 孙殷宏; 马毅; 高清松; 张凯; 唐淳3.基于MOPA结构的1550 nm单频脉冲光纤激光器 [J], 温强;王超梅;李尧;余洋;张昆;张浩彬;朱辰4.脉冲串输出人眼安全光学参量振荡器研究 [J], 刘嘉巍;高春清;高明伟;王磊;李家泽5.人眼安全光学参量振荡器最佳泵浦脉宽 [J], 金锋;时顺森因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。