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光学工程
全光纤激光器实现千瓦级功率输出
       搭建了一台全光纤结构的光纤激光器。采用双端泵浦结构,共有26个泵浦输入端。在使用其中的24个泵浦输入端,泵浦功率为1477W时,获得了1008W高功率输出,光光转换效率为68%。输出激光的中心波长为1082nm,半波全宽为3nm。目前激光器输出功率受限于泵浦功率,增加泵浦源的数目有望进一步提高输出功率。 
      光纤激光器是以稀土掺杂光纤作为激光介质的一种激光器。随着大模场双包层掺杂光纤制造工艺的发展和高亮度半导体二极管泵浦技术的发展,单台光纤激光器的输出功率不断快速提升。与其它种类的激光器及常规固体激光器相比,光纤激光器具有转换效率高、光束质量好、热管理方便、结构紧凑等优点,能够获得高功率和高光束质量的激光输出。在国外,IPG公司已于2009年研制出10kW级单模光纤激光器,而国内光纤激光器的研制起步相对较晚,目前仍处于实验室研究阶段,还未形成成熟产品。


图1 光纤激光器原理图
 
       国防科学技术大学光电科学与工程学院新体系结构固态激光实验室成功实现全光纤结构的光纤激光器kw级高功率输出。系统由泵浦合束器、双包层掺杂光纤和光纤光栅组成。采用双端泵浦结构,整个系统共计36个泵浦输入端。激光器原理如图1所示,采用24只60w激光二极管(尾纤直径105μm,中心波长975nm,数值孔径0.22)对掺杂光纤(20/400掺镱光纤)进行泵浦。在24只激光二极管全部开启,泵浦功率为1477W时,获得了1008W高功率输出,光光转换效率为68% 。输出激光的中心波长为1082nm,半波全宽为3nm。图2(a)为输出激光功率与泵浦功率的关系曲线,图2(b)为输出激光的光谱图。


图2 光纤激光器的功率和光谱
 
       激光输出功率与泵浦功率有较好的线性关系,激光器单次连续出光时间大于10min,功率稳定性在1%以内。目前激光器输出功率受限于泵浦功率,增加泵浦源的数目有望进一步提高输出功率。

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