Cr4+:YAG晶体被动调Q光纤激光器——稳定纳秒脉冲输出

"使用Cr4+:YAG晶体作为可饱和吸收体的包层抽运掺镱光纤激光器，通过被动调Q技术实现了稳定纳秒脉冲输出。该激光器采用环形腔和线形腔设计，有效抑制了受激布里渊散射(SBS)和自脉冲现象，保证了脉冲的稳定性。在环形腔中，获得了1微秒脉冲，时间抖动和振幅抖动RMS值低于5%，而在线形腔中，利用高反射率光纤布拉格光栅(FBG)作为输出镜，实现了9.1到30.3 kHz的可调谐重复频率，最窄脉宽仅为156纳米，远优于国内同类设备的微秒级脉冲宽度。尽管平均输出功率较低，但因其光纤输出特性，可以作为种子源与光纤放大器配合，经放大后输出功率可达几十瓦，满足实际工业应用需求。" 本文详细探讨了基于Cr4+:YAG晶体的被动调Q掺镱光纤激光器的设计与性能。Cr4+:YAG晶体作为一种可饱和吸收体，对于实现激光器的被动调Q操作至关重要。这种调Q机制允许激光器在纳秒时间尺度上产生稳定的脉冲输出，而被动调Q则避免了主动调Q中可能引入的复杂性和额外的稳定性问题。 文章中提到了两种腔型设计，即环形腔和线形腔。环形腔设计能够有效地抑制SBS非线性效应，这是一种在高功率光纤激光器中常见的问题，会导致能量损失和模式不稳定。通过环形腔，激光器产生了1微秒的稳定脉冲，时间抖动和振幅抖动非常小，这表明了其在脉冲精度方面的优异性能。另一方面，线形腔中采用FBG作为输出镜，提供了更宽的重复频率调谐范围，并且实现了更窄的脉冲宽度，这对于需要精细控制脉冲特性的应用尤其有利。 尽管平均输出功率在几百毫瓦级别，但由于激光器采用了光纤输出，因此它可以作为种子源与其他光纤放大器系统结合。通过光纤放大器的放大作用，初始的低功率脉冲可以被提升到数十瓦的级别，这满足了许多工业应用对高功率、短脉冲激光的需求，如材料加工、精密打标和光学通信等。 这篇研究展示了Cr4+:YAG晶体在被动调Q掺镱光纤激光器中的潜力，以及通过优化腔型设计来改善激光器性能的方法。这种激光器的稳定性和可调谐性为实际应用提供了广阔的可能性，特别是在需要纳秒级脉冲和高功率输出的领域。