千瓦级高功率光纤激光器：活性长锥形光纤的应用

"kW级高功率光纤激光器通过活性长锥形光纤实现" 本文介绍了一种基于ytterbium-doped锥形双包层光纤（T-DCF）的全光纤放大器，该放大器在1080纳米波长下以连续波（CW）模式运行，输出功率达到1.39 kW时，其$M^2$因子仍保持良好。锥形光纤相对于传统的均匀光纤具有多种独特优势，包括更大的模场面积、更高的泵浦吸收效率、对非线性效应的抑制以及维持良好的光束质量。 在高功率激光科学与工程领域，千瓦级的光纤激光器是一个重要的研究方向。本文中提到的T-DCF是一种特殊的光纤结构，它的特点是光纤直径在某一段逐渐变细，形成锥形。这种设计使得光纤的模场面积增大，有助于减少光束质量因高功率而劣化的问题，同时提高泵浦效率，使更多的泵浦能量能被有效地转化为激光输出。 锥形光纤的另一个优点是其对非线性效应的抑制作用。在高功率激光系统中，非线性效应如自相位调制（SPM）、四波混频（FWM）等可能导致光谱展宽和光束质量下降。锥形结构可以分散这些非线性效应，从而保持激光的光束质量和稳定性。 文章进一步描述了构建的全光纤放大器系统。全光纤设计意味着所有组件都集成在光纤链路中，减少了自由空间光学元件，这通常会降低系统的稳定性和可靠性。通过使用T-DCF，该系统能够在连续波状态下实现稳定的大功率输出，这对于工业加工、材料处理、医学应用和科学研究等领域具有重要意义。 作者Chen Shi、Hanwei Zhang、Xiaolin Wang、Pu Zhou和Xiaojun Xu分别来自中国国防科技大学的高级跨学科研究中心和湖南省高功率光纤激光协同创新中心。他们在2017年11月提交了稿件，经过修订和接受后，于2018年在《高功率激光科学与工程》期刊上发表。该文章遵循了创作共用许可协议，允许无限制的再使用、分布和复制，只要原始工作得到适当的引用。 这项研究展示了锥形光纤在高功率激光器设计中的潜力，为实现更高功率、更高质量的光纤激光输出提供了新的途径。这种技术的进步对于推动激光技术的发展，尤其是在需要大功率、高稳定性的应用场景中，具有显著的实用价值。