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首页掺镱Yb3+双包层光纤激光器:实验研究与高效输出
该论文标题"掺镱(Yb3+)双包层光纤激光器实验研究 (2014年)"聚焦于光纤激光器这一关键技术领域。光纤激光器因其转换效率高、光束质量优良、散热性能好以及结构紧凑等特点,成为高功率激光器研究的热点。作者特别关注如何优化泵浦源的稳定性,为此设计了温控和水冷系统,确保半导体激光二极管在工作波长下稳定运行。 论文的核心内容是关于掺镱(Yb3+)双包层光纤的实验研究。Yb3+是一种重要的稀土离子,其高吸收截面、宽吸收光谱(910~980nm)以及宽发射光谱(1040~1100nm),使得它在光纤激光器中表现出优异的性能,特别是具有超过90%的量子效率,并且可以实现高浓度掺杂。双包层光纤的特性有助于提高泵浦光的耦合效率,这是提升激光器性能的关键因素。 研究者选用了一台20W的半导体二极管激光器作为泵浦源,5米长的掺镱(Yb3+)双包层光纤作为增益介质,利用光纤光栅作为腔镜。在控制泵浦功率为19W的情况下,实现了10.42W的激光输出,对应的激光波长为1062nm。这一结果表明,光-光转换效率达到了约54.8%,这是一个显著的实验成果,对于提高光纤激光器的实际应用性能具有重要意义。 该论文不仅展示了掺镱(Yb3+)双包层光纤激光器的设计与实验过程,还突出了其在通信、工业加工、医疗等领域的潜在应用价值。通过包层泵浦技术和精确的系统设计,研究人员成功提升了光纤激光器的性能,为未来光纤激光技术的发展提供了有价值的数据支持。
资源详情
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年
月 重庆师范大学学报
(
自然科学版
)
第
卷 第
期
(
)
掺镱
(
)
双包层光纤激光器实验研究
方
刚
,
徐向涛
,
全恩臣
,
戴特力
,
张
鹏
重庆师范大学 物理与电子工程学院
重庆市高校光学工程重点实验室
重庆
摘要
:
光纤激光器具有转换效率高
、
光束质量好
、
散热方便
、
结构紧凑等优点
,
是高功率激光器领域的研究热 点
。
本文 设 计
了温控
、
水冷系统使半导体激光二极管泵浦源稳定在工作波 长
。
通过 设 计的 包 层泵 浦 功率 剥 除器
,
有 效 地 剥 离 了 未 被 掺
镱
(
)
双包层光纤吸收的泵浦光
。
采用
的半导体二极管激光器作为泵浦源
,
长掺镱
(
)
双包层光纤作为
增益介质
,
光纤光栅作为腔镜
,
在泵浦功率为
时
,
获得
的激 光 输出
,
激光 波 长
,
光
光 转 换 效 率 约
。
关键词
:
光纤激光器
;
双包层光纤
;
掺镱
(
)
中图分类号
:
文献标志码
:
文章编号
:
(
)
稀土离子掺杂的光纤激光器可广泛应用于通信
工业加工
医疗等方面
包层泵浦技 术 在光纤 激 光器中 的
应用使泵浦效率和输出功率都得到了很大提高
光纤激光器以掺稀土元素
铒
镱
铥等
光纤作为增益介质
镱离子
具有很高的吸收截面
较宽的吸收光谱
典型值
以及较宽的发射光谱
典型值
具有
以上的量子效率
并且可以高浓度掺杂
双包层光纤的出现使得泵浦光的耦合效率相
当高
因此掺镱
双包层光纤激光器的综合电
光效率高达
以上
光
光转换效率超过
双包层光
纤具有大的表面积
体积比
百瓦级的光纤激光器只需风冷进行散热
对于千瓦级的也只需要水冷
能够承受
高功率
低损耗的光纤合束器及光纤光栅的出现
使光纤激光器全光纤化
结构更加简单紧凑
国内
年
国防科学技术大学的马阎星等人报道了一台全光 纤 结 构 的 光 纤 激 光 器
采用双端抽运结构
获得了
的
高功率输出
输出激光的中心波长为
光转换效率为
武汉锐科公 司 目 前 已 经 实 现 了
以内连续和
以内脉冲光纤激光器产品
所以作者对掺
双包层光纤激光器进行了实验研究
原理
图
石英光纤中镱
(
)
离子的吸收
(
实线
)
和发射
(
虚线
)
截面示意图
石英光纤中镱
离子 的 吸收 截面 和发 射截 面如 图
所示
镱
离子 有 两个吸 收 峰
波长 分 别为
和
在
处有较宽的吸收光谱
约
但吸 收
截面相对 较 小
在
处有较高的吸收截面
约为
吸收截面的
倍
但吸收光谱较窄
约
镱
离子
有
个发射峰
波长分别为
和
其中
跃迁对应于三能级系统
跃迁对应于准四 能 级系统
由于镱
离子具有很高的吸收截面
较宽的吸收光谱
以及较宽的发射光谱
吸收波长
和发射波长很接近
因此其量子效率能达到
以上
由图
可以看出镱
量子转换效率高
具有很高的吸 收 截面
较
宽的吸收光谱
以 及 较 宽 的 发 射 光 谱
可实现高功率输出
研究表明
基质 材 料 的 组 分
对镱
离子的吸收截面和发射截面也存在影响
当改变光
收稿日 期
:
修回日 期
:
网络出 版时间
:
:
资助项 目
:
重庆市自然科学基金
重庆师范大学博士启动基金
作者简 介
:
方 刚
男
研 究 方 向 为 微 纳 光 子 器 件 及 高 功 率 光 纤 激 光 器
通 讯 作 者
:
张 鹏
网络出 版地址
:
://
/
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