选择特殊符号

选择搜索类型

热门搜索

首页 > 百科 > 电气百科

连续波掺镱双包层光纤激光器

连续波掺镱双包层光纤激光器是上海光机所王之江院士、朱健强研究员和楼祺洪研究员共同组织的中科院知识创新工程“高功率光纤激光系统”项目中的重点项目之一。该项目同时还得到国家自然科学基金和上海市科委光科技专项的支持。经过科技人员不断努力,该项目掺镱双包层光纤激光器输出功率从9月份的50W提高到100W以上。  

连续波掺镱双包层光纤激光器基本信息

连续波掺镱双包层光纤激光器简介

连续波掺镱双包层光纤激光器是上海光机所王之江院士、朱健强研究员和楼祺洪研究员共同组织的中科院知识创新工程“高功率光纤激光系统”项目中的重点项目之一。该项目同时还得到国家自然科学基金和上海市科委光科技专项的支持。经过科技人员不断努力,该项目掺镱双包层光纤激光器输出功率从9月份的50W提高到100W以上。

高功率掺镱双包层光纤激光是近年国际上固体激光技术中的一个热点领域。它具有光束质量好、结构紧凑、转换效率高等优点,在工业加工中有广泛的应用前景。上海光机所研制的百瓦级双包层光纤激光器具有自己的特色。与国际同类器件相比,该课题组采用单端泵浦方法代替国际上常用的双端泵浦方法来实现百瓦级输出使激光结构更紧凑,反映出泵浦技术上的创新性。由于泵浦光的增强,如果泵浦光束超出光纤内包层达到塑料外包层时,很容易烧坏光纤端面而使光纤激光停止工作。该课题通过光束整形及空间滤波技术解决了上述技术难点,使双包层掺镱光纤激光输出功率又上升了一个新台阶,最大输出功率达107W。

光纤激光器在工业应用中目前主要集中在激光标刻和雕刻上,由于优良的光束质量,可以使标刻图像具有更高的清晰度。与目前已有CO2激光标刻机和闪光灯泵浦YAG激光标刻机相比,它的刻线宽度可达15um,而整个系统电-光效率要高一个数量级。近年来,光纤激光打标机在欧洲、北美和日本市场上已经大量采用,仅日本每年已有1200台左右。虽然目前光纤激光成本比CO2激光和闪光灯泵浦YAG激光器高,但功率消耗和直接维护费用要低的多,从生产成本来看,光纤激光器有较大优势。

查看详情

连续波掺镱双包层光纤激光器造价信息

  • 市场价
  • 信息价
  • 询价

铝带纵包层绞式光缆

  • “‘/GYTA-12B2
  • 千米
  • 13%
  • 贵阳诚达伟业科技有限公司
  • 2022-12-07
查看价格

铝带纵包层绞式光缆

  • “‘/GYTA-16B2
  • 千米
  • 13%
  • 贵阳诚达伟业科技有限公司
  • 2022-12-07
查看价格

铝带纵包层绞式光缆

  • “‘/GYTA-48B2
  • 千米
  • 13%
  • 贵阳诚达伟业科技有限公司
  • 2022-12-07
查看价格

铝带纵包层绞式光缆

  • “‘/GYTA-72B2
  • 千米
  • 13%
  • 贵阳诚达伟业科技有限公司
  • 2022-12-07
查看价格

铝带纵包层绞式光缆

  • “‘/GYTA-36B2
  • 千米
  • 13%
  • 贵阳诚达伟业科技有限公司
  • 2022-12-07
查看价格

4芯室内多模光纤

  • OR-OF04TB10
  • m
  • 湛江市2007年3季度信息价
  • 建筑工程
查看价格

6芯室内多模光纤

  • OR-OF06TB10
  • m
  • 湛江市2007年3季度信息价
  • 建筑工程
查看价格

6芯室外多模铠装光纤

  • OR-OF06LT20
  • m
  • 湛江市2007年3季度信息价
  • 建筑工程
查看价格

光纤复合架空地线(OPGW)

  • OPGW-40-24-1-2
  • km
  • 广东2022年3季度信息价
  • 电网工程
查看价格

光纤复合架空地线(OPGW)

  • OPGW-100-24-1-3
  • km
  • 广东2022年3季度信息价
  • 电网工程
查看价格

全彩激光器

  • 参数:G:10W/520nm,R:10W/638nm,B:10W/445nm
  • 2套
  • 1
  • 一线品牌
  • 不含税费 | 不含运费
  • 2016-10-24
查看价格

全彩激光器

  • 参数:G:10W/520nm,R:10W/638nm,B:10W/445nm
  • 2.0套
  • 2
  • 国内一线品牌
  • 不含税费 | 不含运费
  • 2016-10-13
查看价格

激光器

  • MW-99(OT)-22mW
  • 4451只
  • 1
  • 鑫迈威
  • 中高档
  • 不含税费 | 含运费
  • 2015-12-17
查看价格

激光器

  • 20W
  • 1套
  • 3
  • 中档
  • 含税费 | 含运费
  • 2020-08-09
查看价格

全彩激光器

  • 参数:G:10W/520nm,R:10W/638nm,B:10W/445nm
  • 2套
  • 1
  • 不含税费 | 不含运费
  • 2016-11-23
查看价格

连续波掺镱双包层光纤激光器常见问题

查看详情

连续波掺镱双包层光纤激光器文献

宽带可调谐掺镱双包层光纤激光器 宽带可调谐掺镱双包层光纤激光器

宽带可调谐掺镱双包层光纤激光器

格式:pdf

大小:220KB

页数: 5页

采用高功率975 nm多模半导体激光器(LD)作为抽运源,以大模场掺Yb3+双包层光纤(YDCF)作为激光增益介质,运用能够承受较高功率运行的利特罗(Littrow)光栅外腔调谐结构,实现了宽带可调谐激光输出。实验中,双包层光纤采用最优光纤长度14 m,光栅经仔细调整后有效入纤反馈效率约20%,当入纤抽运功率约1.3 W时,激光器达到阈值并开始振荡。通过连续旋转光栅,激光输出波长能在1046~1121 nm之间实现可调谐,可调范围达75 nm。当入纤抽运功率为48 W时,在1089 nm波长处获得最大输出功率23.7 W,相应斜率效率为53%。最后,基于数值模拟简单地分析了激光输出特性,实验结果与数值模拟结果基本保持一致。

掺镱双包层光纤放大器4掺镱双包层光纤激光器基本理论

光纤激光器工作原理

激光的产生是一个放大的过程。在这个过程中受激发射所占的比例远大于自发辐射。当增益存在的条件下,受激发射所产生的光子继续诱发受激发射,使受激发射光不断增强。当然最初诱发受激发射的光子源于自发发射。对于激光波长,流出光纤激光介质的光子流要大于进入这段光纤的光子流,即实现了光放大。

为了能产生激光,必须满足一定的条件。第一个条件是粒子数反转。仅当处于激光上能级的粒子数超过处于激光下能级的粒子数时才能使介质发生受激发射,从而产生增益。粒子数反转的要求同时也引出了第二个条件,即粒子数反转形成的过程要借助于光子能量较高的光源进行抽运,而且要求参与激光工作的能级超过两个。首先必须通过抽运将电子激发到高于激光工作上能级的某个能级上,也就是说,抽运光的频率要大于激光频率。开发研制的光纤激光器主要采用掺杂稀土元素的光纤作为增益介质,当采用合适的抽运源进行抽运时,由于光纤激光器中光纤纤芯很细,在抽运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"粒子数反转"。

光纤激光器的腔形可以有多种选择。一种最常见的激光谐振腔-法布里一拍罗腔,它是将增益介质置于两片反射镱之间构成的。在光纤激光器中,腔镱经常对接祸合到光纤端面,以避免衍射损耗。该腔损耗非常小,然而,这种腔的调整较为困难,光纤端面或腔镱稍微倾斜,就会使损耗急剧增加,允许的倾斜度小于1。这个问题可以通过将介质膜直接镀到掺杂光纤的研磨抛光端面上得到解决。由于介质膜对光纤端面的缺陷极为敏感,而且抽运光也经由同一腔镱入射,所以当抽运光经过聚焦且功率较高时就会损坏介质膜。

双包层光纤激光器的关键技术分析

光纤激光器的关键技术:(1)高功率半导体光纤祸合输出模块:稳定,长寿命,小体积,无需复杂水冷系统的高功率半导体激光器光纤模块的实现;(2)光纤融合技术:将多根多模光纤同有源光纤融合在一起,而将抽运光几乎无损耗的传入有源光纤内包层中,这种光纤几何熔接技术使得光纤模块的输出能量在百瓦量级,同时消除了半导体激光阵列集成模块的散热问题;(3)光纤光栅技术:在光纤上制作反射型光纤光栅双包层光纤激光器。在高功率情况下具有长时间稳定性能的光纤光栅制作,对于实现简便紧凑的高功率双包层光纤激光器产品具有非常重要的意义。目前国内从事光栅技术的研究单位正在开展此类的研究工作,而国际上对于光栅制作技术也相对比较成熟。如工GP的光纤激光器中的光栅可以满足百瓦级的功率传输。掺镱双包层光纤激光器理论及实验研究

2.3Yb+3的光谱特性

稀土元素之一的Yb+3离子,长期以来最重要的应用只是作为敏化离子(也就是激光激活离子)与其他稀土元素离子共同掺杂,Yb+3离子吸收抽运光子的能量后,把能量传递给他受主离子,如E、H等,Yb+3离子并不直接发生能级跃迁产生激光,而仅仅作为一个能量传递工具。掺Yb+3光纤激光的特性和发展从八十年代中后期开始,Yb+3离子掺入石英或氟化物光纤中,作为一种激光介质开始受到人们的重视,并取得了很多进展。

yb+3离子在掺入石英等基质材料后,其能级发生变化,从而其吸收和发射光谱也要发生很大变化。通常由于基质材料中电场的非均匀分布的影响引起Yb+3能级的stkar分裂,消除了原来存在的能级简并,从而相应的吸收和发射光谱将出现精细结构。另外一个因素就是Yb+3能级加宽。第一种是声子加宽,当两个能级之间发生跃迁时将发生某种形式的能量交换,包括声子的产生和湮灭。第二种加宽机制来源于基质电场对能级的微扰,掺Yb+3材料只包含有两个多重态,基态2F7几(含有4个Stark能级)和一个分离的激发多重态"FS/:(含有3个Stark能级,在基态以上10000c/m的位置),因此抽运光波长处和信号波长处都不存在激发态吸收(由此因起抽运效率降低);大的能级间隔(2F5/:和2F72/)也阻碍了多光子非辐射弛豫及浓度淬灭现象的发生。上面几种因素引起的抽运转换效率的降低也会引起激光介质热效应增加的问题(Yb+3:AYG的热效应比Nb3+:YAG小三倍)。掺Yb+3石英光纤的吸收和发射谱带很宽。

查看详情

1掺镱双包层光纤放大器

20 世纪 80 年代中期,光通信迅猛发展、光纤制造工艺以及半导体激光器生产技术日益成熟。特别是在 S.B.Poole 等人用改进的化学汽相沉积法制成了低损耗的掺铒光纤后,掺杂光纤放大器和激光进入了一个快速发展的阶段。与其他掺杂光纤相比,掺镱光纤能级结构简单,不存在对泵浦光或信号光的激发态吸收,转换效率高,不存在浓度淬灭;且有较宽的吸收光谱和辐射光谱。因此掺镱光纤放大器/激光器具有独特的优势。但当时采用的掺杂稀土光纤是由纤芯和单一包层构成,要求泵浦光必须直接耦合进直径仅仅为几微米的单模纤芯中,所以对泵浦源的激光模式要求很高,且耦合效率很低。所以传统的掺稀土元素的光纤激光器与放大器被认为只能是一种低功率的光子器件。

80 年代末,美国宝丽来提出了以双包层光纤为基础的包层泵浦技术,改变了光纤放大器只能作为一种小功率光子器件的历史,为瓦级甚至更高功率的光纤放大器的实现提供了坚实的基础。双包层光纤的研制成功以及包层泵浦技术的运用打破了光纤激光器/放大器输出功率低的"瓶颈",成为制作高功率光纤激光器与放大器的首选。

1999 年 Lew Goldberg 等人采用"V"形槽耦合泵浦技术在 1060nm 处将100mW 的种子光放大到 4W 输出;放大系统小信号增益为 53dB。2003 年Dennis Hammons 等人利用 NGST(Northrop Grumman Space Technology)技术获得了单模以及近线偏的 150W 激光输出。德国 Jena 大学 A. Liem 等人,以纤芯直径 23μm 的大模场面积双包层掺镱光纤为增益光纤,利用注入种子光的功率放大结构,实现了波长 1064nm、线宽 1kHz、功率 118W 的激光输出,相对注入抽运光功率的斜率效率达 70%。2005 年 Adrian Carter 等人利用与 20/400 双包层大模面积(LMA)掺镱光纤相匹配的(6+1)*1 合束器实现了 200W 单频放大输出的全光纤化。2006 年南开大学郭占城等人利用 Nufern 生产的长度约为11m 的大模面积(LMA)掺镱双包层光纤(其芯径 20μm ,数值孔径为 0.06),将 16mW 的种子光放大到 1.61W,放大后的 3dB 线宽为 0.027nm,保持了输入信号光的优良光谱特性。实验中为了消除端面的菲涅尔反射,LMA 光纤的两端磨制了约 13°的倾角。

2006 年 Albert seifert 报道了一种波长为 1014.8nm 的窄线宽,毫瓦级的双包层掺镱光纤放大器。种子源经过一个隔离器和二向色镱后,有65mw的功率被耦合到6.2米的掺镱双包层光纤。D 型内包层的数值孔径随温度变化,室温下为 0.35,液氮中为 0.22。光纤端面抛8 度角,第一级放大器输出经过一个窄的带通滤波器以减小 ASE,然后耦合到第二级的冷却的镱纤。第一级的最大输出功率为 2.8W,且信噪比达到 30dB。为达到更高的输出功率,将第一级功率为 1.7W 的输出作第二级放大,得到了 5W 的输出功率,且仍有很高的信噪比。

查看详情

掺镱双包层光纤放大器3优异特性

普通光纤激光器由于其结构紧凑、波长可调谐、散热性好和高的转换效率受到人们的青睐;包层泵浦技术又突破了普通光纤输出功率上的制约;Yb3+具有简单的能级结构、宽的吸收带和大的发射截面,便于泵浦和获得高的转化效率。因此掺镱双包层光纤激光器除具有普通光纤激光器的优点之外,又可在高功率条件下运作,成为发展高功率激光器的重要候选。现在报道的单个光纤激光器输出功率已超过 kW,完全可以和在高功率条件下使用的传统的固体激光器媲美。掺镱双包层光纤激光器作为固体激光器家族中的一员,具有以下优异的性能:

1) 高功率。一个多模泵浦二极管模块组可辐射出 100W 的光功率,多个多模泵浦二极管并行设置,可允许设计出很高功率输出的光纤激光器;

2) 模式质量好。通过设计大纤芯和小的数值孔径,光纤中只有几个模式;无需热电冷却器。这种大功率的宽面多模二极管可在很高的温度下工作,只须简单的风冷,成本低;

3) 很宽的泵浦波长范围。包层光纤纤芯中掺杂了镱元素,有一个很宽的光吸收区(900-1100nm),所以泵浦二极管不需任何类型的波长稳定装置;

4) 效率高。泵浦光多次横穿过光纤纤芯,因此其利用率高;

5) 高可靠性。多模泵浦二极管比起单模泵浦二极管来其稳定性要高出很多。其几何上的宽面就使得激器的断面上的光功率密度很低且通过活性面的电流密度亦很低。这样一来,泵浦二极管其可靠运转寿命超过 100 万小时。

掺镱双包层光纤激光器用于激光束的相干合成

激光束相干合成技术作为实现高功率激光输出的重要途径,在过去的 20 多年里人们已经在这一领域里进行了大量的研究,相干阵列中所用的激光器多集中在固体、半导体和光纤激光器。这种技术是将许多中等功率输出的激光器组成的阵列实现同相输出,实现大功率的同时保持优良的光束质量。而掺镱双包层光纤激光器具有的如结构紧凑易于组束、模式质量好等优势使它成为实现激光束相干合成的不二之选。

查看详情

相关推荐

立即注册
免费服务热线: 400-888-9639