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電子加工新聞

國(guó)際光纖激光技術(shù)最新報(bào)道及相關(guān)進(jìn)展情況

星之球科技 來(lái)源:尚光網(wǎng)2016-05-29 我要評(píng)論(0 )   

 今年,在美國(guó)加州圣何塞西由美國(guó)國(guó)際光電學(xué)工程協(xié)會(huì)(SPIE)主辦的美國(guó)西部光電展Photonics West上,在激光技術(shù)與工業(yè)激光器(LASE)主題會(huì)議的激光源工程(Laser Sourc...

  今年,在美國(guó)加州圣何塞西由美國(guó)國(guó)際光電學(xué)工程協(xié)會(huì)(SPIE)主辦的美國(guó)西部光電展Photonics West上,在激光技術(shù)與工業(yè)激光器(LASE)主題會(huì)議的激光源工程(Laser Source Engineering )分主題會(huì)議有關(guān)Fiber Lasers XIII:Technology,Systems and Applications的技術(shù)討論,目前已經(jīng)由SPIE整理成第9728卷會(huì)議論文集,以下為部分會(huì)議論摘要:
  1、美國(guó)空軍實(shí)驗(yàn)室的Iyad Dajani 等人發(fā)表題為《窄線寬光纖激光器的數(shù)千瓦功率提升與相干合成(特邀文章)》文章。
  文章報(bào)道了兩個(gè)功率約為1.5kW、光光效率和線寬相近的摻鐿光纖放大器。一個(gè)放大器采用纖芯直徑為25 μm的光纖,而另一個(gè)放大器所用的光纖纖芯直徑為20 μm。兩者的受激布里淵散射(SBS)抑制都是通過(guò)偽隨機(jī)位序列(PRBS)相位調(diào)制實(shí)現(xiàn)的。在更大纖芯芯徑的光纖中產(chǎn)生的功率受模式不穩(wěn)定性(MI)的限制,而在小芯徑光纖中沒(méi)有觀察到MI的跡象。這使得作者可能利用模式不穩(wěn)定性閾值更高的光纖在保持足夠窄線寬的同時(shí)來(lái)進(jìn)一步提升功率,用于光束合成。 此外,在證明采用施加熱梯度結(jié)合相位調(diào)制的方案可以進(jìn)一步抑制SBS的實(shí)驗(yàn)中,證明了用2GHz的PRBS時(shí)鐘速率驅(qū)動(dòng)的1千瓦放大器。最后,文章比較了種子分別為PRBS相位調(diào)制源和白噪聲源的相干合束放大器的性能。
  2、Thorlabs 公司的Reza Salem等人發(fā)表題為《用接近2 μm的飛秒光纖激光器泵浦階躍折射率的銦氟化物光纖產(chǎn)生直到4.6 μm中紅外超連續(xù)譜》文章。
  文章報(bào)道了用接近2 μm的飛秒光纖激光器泵浦色散設(shè)計(jì)的階躍折射率銦氟化物光纖,產(chǎn)生中紅外超連續(xù)譜(SC)。此超連續(xù)譜從1.25 μm 到 4.6 μm,跨越1.8個(gè)倍頻程,平均輸出功率為270mW。泵浦源為全光纖飛秒激光,它產(chǎn)生重復(fù)率為50 MHz的亞百飛秒激光脈沖,平均功率為570 mW。用于產(chǎn)生超連續(xù)譜的銦氟化物光纖的零色散波長(zhǎng)設(shè)計(jì)為接近1.9 μm,實(shí)驗(yàn)中兩根光纖的長(zhǎng)度選為30 cm 和 55 cm是基于數(shù)值模擬的結(jié)果。在兩種光纖長(zhǎng)度條件下,測(cè)量得到的光譜和數(shù)值模擬的結(jié)果都呈現(xiàn)出很好的一致性。飛秒泵浦機(jī)制是產(chǎn)生相干超連續(xù)譜的關(guān)鍵要求,通過(guò)模擬表明:用和光纖激光器一樣脈沖寬度和能量的激光泵浦,并加上量子極限噪聲時(shí),超連續(xù)譜是相干的。此結(jié)果說(shuō)明實(shí)現(xiàn)相干的、高重復(fù)率超連續(xù)光源是很有希望的,而這兩個(gè)條件對(duì)于傅里葉變換紅外光譜儀的光譜應(yīng)用是重要的。另外,整個(gè)超連續(xù)系統(tǒng)都是用相近纖芯直徑的光纖搭建的,可以方便的集成到一個(gè)緊湊的平臺(tái)。
  3、俄羅斯科學(xué)院應(yīng)用物理研究所的Oleg Antipov等人發(fā)表題為《摻鐿少模光纖放大器中的低閾值模式不穩(wěn)定性:后向反射的影響》文章。
  文章從實(shí)驗(yàn)和理論兩方面研究了纖芯直徑為8-10 μm的摻鐿少模保偏光纖放大器中基模的時(shí)空不穩(wěn)定性。記錄了泵浦功率在1-100W的模式不穩(wěn)定性閾值,作者發(fā)現(xiàn)在有光纖輸出端的后向反射或外部的反向傳輸光束存在時(shí),閾值會(huì)戲劇性的降低;信號(hào)帶寬或輸入功率的增加會(huì)導(dǎo)致閾值的增大。數(shù)值模擬揭示了高階模自洽性的增長(zhǎng)和伴隨著布居光柵產(chǎn)生的傳輸?shù)碾娮诱凵涔鈻?,其中的布居光柵是由模式干擾場(chǎng)(來(lái)源于激發(fā)和未激發(fā)鐿離子的極化率不同)引入的。
  4、英國(guó)南安普頓大學(xué)光電研究中心的Anna C. Peacock等人發(fā)表題為《用于非線性應(yīng)用的半導(dǎo)體光纖》文章。
  將半導(dǎo)體材料嵌入光纖幾何是增強(qiáng)傳統(tǒng)光纖基礎(chǔ)設(shè)施的光電功能,同時(shí)允許用新的波導(dǎo)性能構(gòu)建牢固設(shè)備的重要的一步。在這篇文章中,作者從發(fā)展集成的全光纖設(shè)備視角,回顧了在描述半導(dǎo)體光纖的非線性傳輸特性方面的進(jìn)展。這種光纖的非線性性能已經(jīng)被高速全光纖波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換,調(diào)制和連續(xù)譜的產(chǎn)生所證明。
  5、美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室的Colin C. Baker等人發(fā)表題為《納米粒子摻雜用于提高摻鉺光纖激光器》文章。
  納米粒子(NP)摻雜是提高摻鉺光纖性能的一項(xiàng)技術(shù),用于高能激光應(yīng)用。因?yàn)殂s離子被氧和鋁原子籠包圍的局域原子環(huán)境是在納米粒子合成期間通過(guò)化學(xué)反應(yīng)建立的,因此離子-離子間能量交換及其對(duì)激光性能的有害影響會(huì)大大降低。文章報(bào)道了纖芯和包層泵浦的摻雜納米粒子的摻餌光纖的制造和測(cè)量技術(shù)。共振的纖芯泵浦光纖的光光斜率效率是80.4%, 可與已報(bào)道的商用液相摻雜光纖的最高記錄效率相比。
  6、俄羅斯科學(xué)院光纖光學(xué)研究中心的E. M. Dianov等人發(fā)表題為《鉍摻雜光纖和光纖激光器——用于產(chǎn)生一個(gè)新的光譜范圍1600-1800nm的激光》文章。
  從1150到1800nm的這段近紅外光譜范圍,包含1250到1500nm和1600到1800nm這兩段無(wú)有效的稀土摻雜光纖激光存在的波段,鉍摻雜光纖是在這兩個(gè)波段很有前途的激活介質(zhì)。這兩個(gè)光譜范圍在一些應(yīng)用中有極大的興趣,特別是在光纖通信領(lǐng)域。早些時(shí)候,作者發(fā)展了運(yùn)行在1250到1500nm波段的摻鉍光纖激光器和放大器?,F(xiàn)在,他們報(bào)道在一個(gè)新的光譜范圍1600-1800nm內(nèi)的摻鉍光纖和光纖激光器的最新研究結(jié)果。
  總之,作者認(rèn)為第一次制造了可以在1600-1800nm的光譜范圍內(nèi)提供光學(xué)增益的摻鉍光纖,還研究了鉍摻雜能級(jí)和合成溫度對(duì)未漂白損耗的影響。他們還認(rèn)為第一次發(fā)展了運(yùn)行在1625-1775nm的摻鉍光纖激光,這些激光器獲得的效率和最大輸出功率分別達(dá)到約30%和2W。現(xiàn)在,摻鉍光纖激光可以運(yùn)行在1150-1775nm寬帶譜范圍,覆蓋了電信光纖的整個(gè)低損耗窗口(O,E,S,C,L和U譜帶)如圖1所示。文章還得到了運(yùn)行在1680nm的摻鉍光纖激光的首次倍頻結(jié)果。
  圖1 摻鉍光纖激光可以實(shí)現(xiàn)的波長(zhǎng)范圍,實(shí)圓圈和里邊有點(diǎn)的圓圈分別為激光波長(zhǎng)和泵浦波長(zhǎng)。符號(hào)O,E,S,C,L和U是光纖電信系統(tǒng)的透射帶普遍使用的代號(hào)。

 7、芬蘭坦佩雷理工大學(xué)的Valery Filippov等人發(fā)表題為《基于錐形光纖幾何的光學(xué)放大器和激光器——用于低信號(hào)失真的功率和能量提升》文章。
  文章報(bào)道了錐形雙包層摻鐿光纖(T-DCFs) 用作功率放大器中增益介質(zhì)的理論和實(shí)驗(yàn)研究。文章證明了各種采用錐形雙包層摻鐿光纖的放大器和激光器,特別是高功率納秒主動(dòng)調(diào)q激光和超連續(xù)光源。本文也將介紹采用被動(dòng)鎖模光纖振蕩器和錐形功率放大器,高輸出脈沖能量的皮秒全光纖主控振蕩器的功率放大器(MOPA)系統(tǒng)。
  本文概述了激活T-DCF用作光放大和產(chǎn)生的增益介質(zhì)的基本性質(zhì)。作者已經(jīng)表明,T-DCF具有許多獨(dú)特的性能,允許在光放大和產(chǎn)生過(guò)程中避免非線性效應(yīng)。使用T-DCF的連續(xù)波單級(jí)放大器證明了飽和機(jī)制下46dB的最高紀(jì)錄增益,輸出光束質(zhì)量為M2 =1.06。 T-DCFS允許實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單而強(qiáng)大的納秒脈沖激光。最后,作者證明了輸出脈沖能量為0.28兆焦耳,峰值功率為5兆瓦的全光纖皮秒放大器。
  8、美國(guó)麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室的John D. Hybl等人發(fā)表題為《高功率高亮度激光合束》文章。
  在包括材料加工,泵浦,電力輸送,以及照明等一系列應(yīng)用中,都對(duì)增加功率并提高激光源的光束質(zhì)量有持續(xù)的興趣。一種方法是繼續(xù)發(fā)展有更高功率和好光束質(zhì)量的改進(jìn)激光器。另一種方法,對(duì)半導(dǎo)體和光纖激光器特別重要,是將激光器的大型陣列合束。在過(guò)去十年中,隨著社會(huì)已經(jīng)更好地了解了光束合成的迫切需要,光束合成的可行性已經(jīng)越來(lái)越大,以及各種實(shí)現(xiàn)已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室成功證明。這些實(shí)現(xiàn)有望拓展到商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。
 

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