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高功率光纤激光器科研进展

    光纤激光器是全固态激光器的一个重要方向,同其它类型激光器相比,具有体积小,输出激光光束质量高,转换效率高,冷却装置简单等诸多优点。

    光纤激光器一般是以掺杂的稀土离子作为增益介质,如铒、镱、镨、铥、钬等稀土离子,其中镱离子具有简单的能级结构、较长的上能级荧光寿命,宽的吸收带和大的发射截面,便于泵浦和获得高的转换效率,无激发态吸收和浓度猝灭,是实现高功率光纤激光器的理想介质。

    高功率双包层光纤激光器集合了高功率半导体激光器技术、泵浦技术以及双包层稀土掺杂光纤制作的工艺技术。高功率光纤激光器的发展一方面得益于高功率、高亮度多模半导体激光器技术的提高;另一方面也是基于光纤制造工艺和谐振腔技术的改进。特别是以双包层光纤为基础的包层泵浦技术,使高功率光纤激光器输出成为可能。通过双包层泵浦结构,可实现从高功率、大面积多模半导体激光到近衍射极限单模光纤激光的高效简易转换,大大提高了耦合效率和转换效率,扩展了光纤激光器的输出功率。目前,高功率光纤激光器已经开始应用于工业焊接与切割、激光医疗、打标以及军事等各个领域。

    在所创新项目“千瓦级光纤激光器”的支持下,我们通过实验方案的设计和改进,有效解决了泵浦光高效耦合、双包层光纤端面处理、端面损伤以及冷却装置设计等关键问题,在单端倒向泵浦结构下实现了1026W光纤激光连续输出,光束质量良好,光束参数积BPP为1.8mm•mrad,斜率效率73%,电光效率24%。在此工作基础上,我们又开展了高功率全光纤化光纤激光器以及放大器的研究,并致力于光纤激光器的模块化与整机化,加强其在工业领域的应用研究。

 


 
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