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无包层Yb:YAG晶体光纤纯波导激光器

本文摘要:正如块体固态激光器一样,从用于掺入玻璃到用于掺入单晶增益介质的改变,是提高单台光纤激光器输出功率的最重要一步。出于这个原因,单晶光纤(SCF)正处于紧锣密鼓的发展状态。 目前市场上早已不存在各种结构,还包括用于无粘合剂黏合构成的晶体包层晶体光纤(无法生产,因此不合适大规模生产)、玻璃包层晶体光纤(由于玻璃包层的热绝缘性能,因此不合适功率提高)和无包层SCF(非常适合于研究应用于,但若要合适更加普遍的应用于,还必须适合的包层沉积技术)。

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正如块体固态激光器一样,从用于掺入玻璃到用于掺入单晶增益介质的改变,是提高单台光纤激光器输出功率的最重要一步。出于这个原因,单晶光纤(SCF)正处于紧锣密鼓的发展状态。

目前市场上早已不存在各种结构,还包括用于无粘合剂黏合构成的晶体包层晶体光纤(无法生产,因此不合适大规模生产)、玻璃包层晶体光纤(由于玻璃包层的热绝缘性能,因此不合适功率提高)和无包层SCF(非常适合于研究应用于,但若要合适更加普遍的应用于,还必须适合的包层沉积技术)。先前测试的无包层SCF配备,还包括具备1mm或更加小直径的短(长度30~60mm)泛光照明晶体棒,其中泵浦光由于全内光线而被约束在篮内,但输入激光本身的模式结构仅有由腔镜所确认。换句话说,SCF没起着激光波导的起到,比起光纤激光器更加像块体激光器。相比之下,最近由美国陆军研究实验室(ARL)和美国ShastaCrystals公司的研究人员,联合开发和测试的更长且更加厚的二极管泵浦无包层掺入镱YAG(Yb:YAG)晶体激光器,早已展出了显波导激光器运营模式(闻图1)。

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该SCF由ShastaCrystals公司生产,直径为100μm,长度为100mm,掺入浓度为1%,用于激光冷却基座生长(LHPG)技术,具备限于于大规模生产SCF的潜力(尽管将必须研发可大规模生产的晶体包层沉积方法)。该光纤使得SCF的实验和优化沦为有可能。低切换效率在实验装置中,SCF的非减反涂覆部分垫在两片激光腔镜之间,来自线偏振激光二极管的升空波长为969nm、比特率为3nm的激光,探讨在光纤的一端上,通过后(二向色)腔镜转入光纤。

光纤肿胀地摆放在V形槽中,以使其具备大于的物理认识,而凸透镜光束激光器的输入。一片会聚透镜、激光线滤光片以及激光功率计,用作搜集有关激光输入的数据。

由于考虑到对光波导不会产生有利影响,所以没用于导电脂从光纤放热,二极管泵浦以1%频率的定连续波(QCW)模式工作,以维持光纤加热。1ms的泵浦脉冲长度与YAG中Yb3+的上激光能级寿命在同一量级上,因此实验结果代表了CW运营,只是在减少的热负荷下。

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研究人员尝试了从18%~70%的各种输入镜反射率,找到最佳反射率为25%。用于91.6W的QCW泵浦输出(由于1%的频率,平均值略低于1W),QCW激光输出功率在1030nm波长处大约为53W,这指出光纤激光器即使在予以优化的实验配备中也有效地。

对于SCF参数本身,ShastaCrystals公司总裁兼首席执行官GiselleMaxwell说明说道,1%的掺入水平是通过光谱研究确认的,以协助要求什么浓度将获取最佳的激光升空条件;通过完全相同的光谱研究来确认晶体的长度,以确认对于一定浓度的掺入离子,晶体应当是多长、以构建泵浦光束的仅次于吸取,以及晶体中最有效地的激光起到;并且晶体直径根据用户的便利性和希望什么效果来确认(更加小的直径取得更佳的光波导)。“我们的下一步工作将是改良包层技术(主要是包层的厚度),以获取确实的全晶体双包层单晶光纤,因为提高的导电属性,其性能将比不上任何双包层玻璃光纤。

”Maxwell认为。


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