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全光纤激光振荡器输出功率突破6 kW
材料来源:高功率激光科学与工程           录入时间:2020/5/22 23:46:33

高功率光纤激光振荡器系统结构和控制逻辑简单、性能稳定可靠,在工业加工领域有着广泛的应用。2018年以来,光纤振荡器的输出功率得到了极大的提升。2019年2月德国Laserline公司报道了输出功率为17 kW的基于空间耦合结构的光纤激光振荡器。2018年,日本藤仓公司与德国耶拿大学分别报道了利用全光纤结构的5 kW全光纤振荡器。国防科技大学也于2018年1月实现了全光纤激光振荡器5.2 kW功率输出。

由于非线性效应和模式不稳定效应的存在,高功率全光纤振荡器的功率提升存在着较大的挑战。近来,国防科技大学综合运用非线性效应和模式不稳定效应抑制技术,实现全光纤激光振荡器输出功率突破6 kW。

6 kW全光纤振荡器实验结构如图1(a)所示。高反射光栅(HR FBG)、低反射光栅(OC FBG)和掺镱光纤(YDF)构成激光谐振腔。光纤光栅中心波长为1080nm,高反射和低反射光栅的反射率分别为~99%和~10%,掺镱光纤的模场面积约为700 μm2,使用两个光纤合束器将单路900W的915nm泵浦光耦合注入到谐振腔中。谐振腔输出激光经过包层光滤除(CLS)后,熔接商用光纤端帽(QBH)输出。

在泵浦功率为~9.2kW时,振荡器输出功率为6.03kW,光光转换效率约为65%,如图1(b)所示。最高输出功率的光谱如图1(c)所示,光谱3dB宽度约为~3.5nm,光谱中拉曼光强度较信号光低~21dB。输出激光光束质量M2因子约为2.6,典型的远场光斑形态如图1(d)所示。

下一步工作中将继续优化激光器结构,提升该激光振荡器输出激光光束质量。

图1 (a)双端泵浦全光纤振荡器实验结构图;(b)不同泵浦功率时振荡器的输出功率、效率曲线;(c)6.03kW输出功率时的光谱;(d)输出激光光斑

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