高功率高峰值重复率Yb光纤放大器的二次谐波生成研究

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"这篇研究论文详细探讨了一种基于镱(Yb)掺杂光纤放大器的高峰值功率、高重复频率主振荡功率放大器(MOPA)系统及其二次谐波生成(SHG)现象。该系统中的振荡器采用主动Q开关微芯片激光器,工作在50kHz的重复频率下,脉宽为2.8ns。放大器利用了镱掺杂的保偏光纤,具有大的模式面积,并由17W的激光二极管激发。实验结果显示,放大后的平均输出功率达到10W,光-光转换效率为59%。在MOPA系统中,研究人员分别使用了KTP和LBO晶体进行SHG实验,获得了21%和40%的转换效率,以及0.92W和3.3W的最大SHG功率,分别对应KTP和LBO晶体。" 这篇论文的核心知识点包括: 1. **MOPA系统**:Master Oscillator Power Amplifier(MOPA)是一种常见的激光系统架构,它由一个主振荡器(Master Oscillator)和一个功率放大器组成。主振荡器产生初始的低功率激光脉冲,然后通过功率放大器提高其功率。 2. **镱掺杂光纤放大器**:镱是一种常用的光纤激光器活性介质,因为它可以吸收和发射近红外光,适合用于高功率激光系统。镱掺杂光纤具有高的增益系数和良好的热管理性能。 3. **主动Q开关**:Q开关是控制激光器输出脉冲能量和脉宽的一种技术,通过改变激光腔的Q值(即谐振腔的品质因数)来实现。主动Q开关通常使用电光效应或声光效应,在特定时间瞬间打开,使激光快速释放能量,形成高峰值功率的短脉冲。 4. **二次谐波生成(SHG)**:SHG是非线性光学效应的一种,它可以将单个激光波长的光转换为其两倍频率的光。在这个实验中,SHG用于将1064nm的近红外光转换为532nm的绿光。 5. **KTP和LBO晶体**:KTP(磷酸钛酸钾)和LBO(硼酸锂)是非线性光学晶体,常用于SHG过程。KTP适用于较宽的波长范围,而LBO则具有较高的非线性系数和更快的响应速度。 6. **转换效率和最大SHG功率**:转换效率是指输入光功率转换为二次谐波输出光功率的比例,而SHG最大功率是实验中能够达到的二次谐波输出的最大功率。在这次实验中,KTP和LBO的转换效率分别为21%和40%,对应的SHG最大功率为0.92W和3.3W。 这些知识点展示了高功率光纤激光器的设计、优化和非线性光学转换的实践,对于理解和改进激光技术,尤其是在工业加工、精密测量、生物医学和科学研究等领域有着重要的应用价值。