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封面故事 Cover Story

a) SRS。这种高动态光谱如图 5b 所示， 主要限制，并确定了克服这些限制的
Norm. photodiode signal 并证明 SRS 是不可探测的。 方法。
3.0 Output power: 1.5 kW 2.8 kW 光束质量测量是光纤激光表征中 应当注意的是，对所有已知效应
2.5
最困难的部分，值得单独讨论。简言 的仔细研究和随后的参数优化，带来
2.0
1.5 之，不引入热效应的衰减是关键，可 了光纤设计的进步，并最终带来了输
1.0 以用菲涅耳反射或低损耗透射光学元 出功率的新记录。进一步提升和光纤
0.5 件来完成。 适应其他应用看起来似乎是可行的，
0.0
0 10 20 30 40 50 在这里介绍的实验中，使用楔形 这将是接下来的目标。
Time (ms)
b) 平板和脉冲泵浦，在比 TMI 出现的 这带来了一些有趣的观点。一方
Std. of normalized photodiode signal 时间长的时间范围上进行衰减。在 面，项目合作伙伴希望将结果转化为
0.7 4.3kW 的输出功率下，测得 x 方向上 工业产品，但需要进一步的重大开发
0.6 Fiber 1 的 M 为 1.27，y 方向上的 M 为 1.21。 力量。另一方面，该技术与其他光纤
2
2
0.5 Fiber 2
激光系统（例如飞秒光纤放大器）的
0.4
超快科学中的应用 提升高度相关。
0.3
0.2 在高功率单模光纤激光器功率提 在超快激光脉冲的光纤放大中，
[2]
0.1 升大约十年的停滞之后，现在开发新 单根光纤已经实现了近1 kW的功率，
0.0 一代具有优异光束质量的千瓦级光纤 而通过组束技术，提升到 5kW 现在看
0 1000 2000 3000 4000 5000
[3]
Output power (W) 激光器似乎是可行的。业界已经展示 来是可行的。 虽然这些系统正在为
图4：使用光纤1，低于和高于TMI阈值时，用光 了 4.3kW 的输出功率，并且输出仅受 诸如 ELI 等研究中心研发，开发可靠
电二极管测试的输出信号强度的测试曲线（a）；
在各种输出功率下，PD追迹的归一化标准偏差如 泵浦功率限制。确定了进一步提升的 的光束传输手段仍然是工业系统的一
（b）所示。 项主要挑战。
a)
进行多项不同的任务。对于光纤的完 Output power (W) 单模光纤激光器和飞秒光纤放大
全表征，确定了掺杂浓度、折射率分 5000 器的提升，都将需要大量额外的研
布和光纤纤芯衰减。 例如，测量不 4000 究工作。这一努力将得到 Fraunhofer
同弯曲直径的纤芯损耗，对于与 TMI 3000 IOF 旁边一幢全新大楼的支持。这个
阈值的相关性是有价值的。 2000 新的光纤技术中心建筑于 2016 年完
在上述光纤放大器测试期间，使 工，并设有专门的实验室，用于制造
1000
用光电二极管分析的一小部分功率来 和表征有源光纤、无源光纤以及纳米
0
确定 TMI 阈值。功率波动的发生相 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 结构光纤。还将安装用于制造特种光
Absorbed pump power (W)
当突然和显著（见图 5）。虽然在使用 纤的单独拉丝塔。
b)
光纤 1 的测试中，这种信号变化是显 Spectral intensity (dB)
著的，但对于光纤 2 的功率水平达到 0 10 W 参考文献
seed spectrum
4.3kW 都无法探测到这种情况。相应 -20 3.5 kW 1. F. Beier et al., "Single-mode 4.3 kW
output power
的斜率如图 5a 所示。 -40 75 dB 4.3 kW output power from a directly diode-
output power
光谱和时间测量可以用常规技术 -60 pumped Yb-doped fiber amplifier," to
来执行。它们允许探测诸如 SBS 发生 -80 be published in Opt. Express.
（与 TMI 不同的时间特征）或 SRS（光 1040 1060 1080 1100 1120 1140 2. T. Eidam et al., Opt. Lett., 35, 94–96
Wavelength (nm)
谱特征）等效应。应当注意在高动态 (2010).
图5：输出功率高达4.3k W的光纤2的斜率效率
范围内进行测量，以观察寄生光谱 （a）；3.5kW输出功率下的光谱，输出信号比 3. M. Müller et al., Opt. Lett., 41, 3439–
ASE大75dB，线宽180pm，4.3kW输出功率下的光
特征的早期生长，如放大自发发射或 谱展宽到7nm的带宽（b）。 3442 (2016).

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