基于LCP徑向偏振光輸出的摻鐿MOPA脈沖光纖激光器
發(fā)布時間：2020-12-12 17:34
為實(shí)現(xiàn)光纖激光器徑向偏振光的高效輸出,提出并搭建了基于液晶聚合物（LCP）的納秒脈沖摻鐿（Yb）主振蕩器功率放大（MOPA）系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用空間相位轉(zhuǎn)換法,利用LCP渦旋半波片將全光纖MOPA激光器輸出的高峰值功率、窄線寬、線偏振、高斯形分布的納秒脈沖信號轉(zhuǎn)換為橫向強(qiáng)度呈空心環(huán)狀分布的拉蓋爾-高斯光。MOPA激光器系統(tǒng)由窄線寬連續(xù)種子源、電光強(qiáng)度調(diào)制器和后續(xù)的5級YDF放大器組成,通過實(shí)驗(yàn)獲得了20.1 W的穩(wěn)定LP01模輸出。而后的LCP渦旋波片用作空間模式轉(zhuǎn)換器,最終獲得的平均輸出功率為19.5 W,脈寬為10 ns,重復(fù)頻率為10 kHz,橫向剖面呈規(guī)則空心環(huán)形的徑向偏振光輸出,模式轉(zhuǎn)換效率可達(dá)97%。另外,通過PBS測量法測得徑向偏振光的模式純度約為88.5%,兼具高功率與高純度的優(yōu)勢。
【文章來源】：光學(xué)精密工程. 2020年05期 北大核心
【文章頁數(shù)】：8 頁
【部分圖文】：
徑向偏振光輸出的YDF MOPA激光器實(shí)驗(yàn)裝置
為獲得高峰值功率、窄頻譜帶寬的脈沖序列,光路中采用BPF濾除泵浦光與ASE,同時對前置放大器鏈的光纖長度進(jìn)行了優(yōu)化,使得由自相位調(diào)制(SPM)引起的頻譜展寬和由受激拉曼散射(SRS)誘導(dǎo)的功率轉(zhuǎn)移達(dá)到最小。圖2是全光纖MOPA激光器在平均輸出功率為20 W時,使用光譜儀(橫河6370C)測量的光譜分布,可見其中心波長為1 064 nm,信噪比(信號光-泵浦光)大于30 dB,ASE也得到了很好的抑制。
LCP渦旋波片安裝在一個5維可調(diào)的調(diào)整架上,這樣既可以保證信號光束能入射到波片的中心,同時也可以很容易地將它移入或從信號光路中移除,從而允許MOPA系統(tǒng)可根據(jù)需要在徑向偏振拉蓋爾高斯TM01模式和線偏振高斯LP01模式下切換。圖3顯示了MOPA系統(tǒng)在LP01(灰色)和TM01(紅色)模式下運(yùn)行時的平均輸出功率隨最后一級主放大器泵浦功率變化的函數(shù)(彩圖見期刊電子版)。由圖3可見,當(dāng)泵浦功率為26.5 W時,獲得了平均輸出功率為19.5 W的TM01模徑向偏振光,計算可得它相對于泵浦功率的斜效率約為66%。相比之下,此時LP01模式的平均輸出功率為20.1 W,模式轉(zhuǎn)換效率可達(dá)97%。此時,整個激光器系統(tǒng)總的注入泵浦功率為36.06 W,則系統(tǒng)的斜效率為54%。用200 MHz帶寬的光電探測器(CONQUER, PR-200M3150)和500 MHz帶寬的數(shù)字示波器(Tektronix, DPO4054B)直接測量光脈沖的時間分布,如圖4所示。在最大功率輸出時,脈沖持續(xù)時間由調(diào)制后的10 ns減小到7.5 ns,這是由于在放大過程中強(qiáng)度更大的脈沖中心區(qū)域從主放大級提取的能量比脈沖前沿及后沿高得多,導(dǎo)致脈寬被壓縮[23]。圖4 經(jīng)EOIM和LCP渦旋波片調(diào)制后的脈沖時間分布
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]大信號無水冷LD側(cè)泵Nd∶YAG激光放大器[J]. 鄒吉躍,劉學(xué)勝,徐愛東,王聰聰,閆岸如,趙明,楊松,劉友強(qiáng),王智勇. 發(fā)光學(xué)報. 2019(07)
[2]級聯(lián)光柵結(jié)合Sagnac環(huán)的可調(diào)諧光纖激光器[J]. 趙小麗,張鈺民,莊煒,宋言明,駱飛,孟凡勇. 發(fā)光學(xué)報. 2019(03)
[3]徑向偏振光純度檢測及偏振態(tài)分布特性評價[J]. 彭紅攀,楊策,盧尚,陳檬,周巍. 紅外與激光工程. 2019(05)
[4]全光纖調(diào)Q激光器腔內(nèi)脈寬壓縮技術(shù)[J]. 曹康,秦文斌,葛廷武,吳迪,賈冠男,閆岸如,曹銀花,王智勇. 發(fā)光學(xué)報. 2018(06)
[5]三波長合束單管激光器光纖耦合模塊設(shè)計[J]. 劉翠翠,王鑫,井紅旗,吳霞,王翠鸞,馬驍宇. 發(fā)光學(xué)報. 2018(03)
[6]高次方渦旋光束經(jīng)大數(shù)值孔徑透鏡的聚焦特性[J]. 李浩然,樊承錦,黨錦超,陳子陽,蒲繼雄. 強(qiáng)激光與粒子束. 2018(01)
[7]高斯渦旋光束通過像散透鏡后的相位奇異特性[J]. 唐碧華,鄭尚彬,張勇,羅亞梅,高曾輝. 光學(xué)精密工程. 2017(04)
[8]緊聚焦軸對稱矢量光場波前調(diào)控及應(yīng)用[J]. 王思聰,李向平. 中國光學(xué). 2016(02)
本文編號：2912993
【文章來源】：光學(xué)精密工程. 2020年05期 北大核心
【文章頁數(shù)】：8 頁
【部分圖文】：
徑向偏振光輸出的YDF MOPA激光器實(shí)驗(yàn)裝置
為獲得高峰值功率、窄頻譜帶寬的脈沖序列,光路中采用BPF濾除泵浦光與ASE,同時對前置放大器鏈的光纖長度進(jìn)行了優(yōu)化,使得由自相位調(diào)制(SPM)引起的頻譜展寬和由受激拉曼散射(SRS)誘導(dǎo)的功率轉(zhuǎn)移達(dá)到最小。圖2是全光纖MOPA激光器在平均輸出功率為20 W時,使用光譜儀(橫河6370C)測量的光譜分布,可見其中心波長為1 064 nm,信噪比(信號光-泵浦光)大于30 dB,ASE也得到了很好的抑制。
LCP渦旋波片安裝在一個5維可調(diào)的調(diào)整架上,這樣既可以保證信號光束能入射到波片的中心,同時也可以很容易地將它移入或從信號光路中移除,從而允許MOPA系統(tǒng)可根據(jù)需要在徑向偏振拉蓋爾高斯TM01模式和線偏振高斯LP01模式下切換。圖3顯示了MOPA系統(tǒng)在LP01(灰色)和TM01(紅色)模式下運(yùn)行時的平均輸出功率隨最后一級主放大器泵浦功率變化的函數(shù)(彩圖見期刊電子版)。由圖3可見,當(dāng)泵浦功率為26.5 W時,獲得了平均輸出功率為19.5 W的TM01模徑向偏振光,計算可得它相對于泵浦功率的斜效率約為66%。相比之下,此時LP01模式的平均輸出功率為20.1 W,模式轉(zhuǎn)換效率可達(dá)97%。此時,整個激光器系統(tǒng)總的注入泵浦功率為36.06 W,則系統(tǒng)的斜效率為54%。用200 MHz帶寬的光電探測器(CONQUER, PR-200M3150)和500 MHz帶寬的數(shù)字示波器(Tektronix, DPO4054B)直接測量光脈沖的時間分布,如圖4所示。在最大功率輸出時,脈沖持續(xù)時間由調(diào)制后的10 ns減小到7.5 ns,這是由于在放大過程中強(qiáng)度更大的脈沖中心區(qū)域從主放大級提取的能量比脈沖前沿及后沿高得多,導(dǎo)致脈寬被壓縮[23]。圖4 經(jīng)EOIM和LCP渦旋波片調(diào)制后的脈沖時間分布
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]大信號無水冷LD側(cè)泵Nd∶YAG激光放大器[J]. 鄒吉躍,劉學(xué)勝,徐愛東,王聰聰,閆岸如,趙明,楊松,劉友強(qiáng),王智勇. 發(fā)光學(xué)報. 2019(07)
[2]級聯(lián)光柵結(jié)合Sagnac環(huán)的可調(diào)諧光纖激光器[J]. 趙小麗,張鈺民,莊煒,宋言明,駱飛,孟凡勇. 發(fā)光學(xué)報. 2019(03)
[3]徑向偏振光純度檢測及偏振態(tài)分布特性評價[J]. 彭紅攀,楊策,盧尚,陳檬,周巍. 紅外與激光工程. 2019(05)
[4]全光纖調(diào)Q激光器腔內(nèi)脈寬壓縮技術(shù)[J]. 曹康,秦文斌,葛廷武,吳迪,賈冠男,閆岸如,曹銀花,王智勇. 發(fā)光學(xué)報. 2018(06)
[5]三波長合束單管激光器光纖耦合模塊設(shè)計[J]. 劉翠翠,王鑫,井紅旗,吳霞,王翠鸞,馬驍宇. 發(fā)光學(xué)報. 2018(03)
[6]高次方渦旋光束經(jīng)大數(shù)值孔徑透鏡的聚焦特性[J]. 李浩然,樊承錦,黨錦超,陳子陽,蒲繼雄. 強(qiáng)激光與粒子束. 2018(01)
[7]高斯渦旋光束通過像散透鏡后的相位奇異特性[J]. 唐碧華,鄭尚彬,張勇,羅亞梅,高曾輝. 光學(xué)精密工程. 2017(04)
[8]緊聚焦軸對稱矢量光場波前調(diào)控及應(yīng)用[J]. 王思聰,李向平. 中國光學(xué). 2016(02)
本文編號：2912993
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