基于LCP径向偏振光输出的掺镱MOPA脉冲光纤激光器
发布时间：2020-12-12 17:34
为实现光纤激光器径向偏振光的高效输出,提出并搭建了基于液晶聚合物（LCP）的纳秒脉冲掺镱（Yb）主振荡器功率放大（MOPA）系统。该系统采用空间相位转换法,利用LCP涡旋半波片将全光纤MOPA激光器输出的高峰值功率、窄线宽、线偏振、高斯形分布的纳秒脉冲信号转换为横向强度呈空心环状分布的拉盖尔-高斯光。MOPA激光器系统由窄线宽连续种子源、电光强度调制器和后续的5级YDF放大器组成,通过实验获得了20.1 W的稳定LP01模输出。而后的LCP涡旋波片用作空间模式转换器,最终获得的平均输出功率为19.5 W,脉宽为10 ns,重复频率为10 kHz,横向剖面呈规则空心环形的径向偏振光输出,模式转换效率可达97%。另外,通过PBS测量法测得径向偏振光的模式纯度约为88.5%,兼具高功率与高纯度的优势。
【文章来源】：光学精密工程. 2020年05期 北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
径向偏振光输出的YDF MOPA激光器实验装置
为获得高峰值功率、窄频谱带宽的脉冲序列,光路中采用BPF滤除泵浦光与ASE,同时对前置放大器链的光纤长度进行了优化,使得由自相位调制(SPM)引起的频谱展宽和由受激拉曼散射(SRS)诱导的功率转移达到最小。图2是全光纤MOPA激光器在平均输出功率为20 W时,使用光谱仪(横河6370C)测量的光谱分布,可见其中心波长为1 064 nm,信噪比(信号光-泵浦光)大于30 dB,ASE也得到了很好的抑制。
LCP涡旋波片安装在一个5维可调的调整架上,这样既可以保证信号光束能入射到波片的中心,同时也可以很容易地将它移入或从信号光路中移除,从而允许MOPA系统可根据需要在径向偏振拉盖尔高斯TM01模式和线偏振高斯LP01模式下切换。图3显示了MOPA系统在LP01(灰色)和TM01(红色)模式下运行时的平均输出功率随最后一级主放大器泵浦功率变化的函数(彩图见期刊电子版)。由图3可见,当泵浦功率为26.5 W时,获得了平均输出功率为19.5 W的TM01模径向偏振光,计算可得它相对于泵浦功率的斜效率约为66%。相比之下,此时LP01模式的平均输出功率为20.1 W,模式转换效率可达97%。此时,整个激光器系统总的注入泵浦功率为36.06 W,则系统的斜效率为54%。用200 MHz带宽的光电探测器(CONQUER, PR-200M3150)和500 MHz带宽的数字示波器(Tektronix, DPO4054B)直接测量光脉冲的时间分布,如图4所示。在最大功率输出时,脉冲持续时间由调制后的10 ns减小到7.5 ns,这是由于在放大过程中强度更大的脉冲中心区域从主放大级提取的能量比脉冲前沿及后沿高得多,导致脉宽被压缩[23]。图4 经EOIM和LCP涡旋波片调制后的脉冲时间分布
【参考文献】：
期刊论文
[1]大信号无水冷LD侧泵Nd∶YAG激光放大器[J]. 邹吉跃,刘学胜,徐爱东,王聪聪,闫岸如,赵明,杨松,刘友强,王智勇. 发光学报. 2019(07)
[2]级联光栅结合Sagnac环的可调谐光纤激光器[J]. 赵小丽,张钰民,庄炜,宋言明,骆飞,孟凡勇. 发光学报. 2019(03)
[3]径向偏振光纯度检测及偏振态分布特性评价[J]. 彭红攀,杨策,卢尚,陈檬,周巍. 红外与激光工程. 2019(05)
[4]全光纤调Q激光器腔内脉宽压缩技术[J]. 曹康,秦文斌,葛廷武,吴迪,贾冠男,闫岸如,曹银花,王智勇. 发光学报. 2018(06)
[5]三波长合束单管激光器光纤耦合模块设计[J]. 刘翠翠,王鑫,井红旗,吴霞,王翠鸾,马骁宇. 发光学报. 2018(03)
[6]高次方涡旋光束经大数值孔径透镜的聚焦特性[J]. 李浩然,樊承锦,党锦超,陈子阳,蒲继雄. 强激光与粒子束. 2018(01)
[7]高斯涡旋光束通过像散透镜后的相位奇异特性[J]. 唐碧华,郑尚彬,张勇,罗亚梅,高曾辉. 光学精密工程. 2017(04)
[8]紧聚焦轴对称矢量光场波前调控及应用[J]. 王思聪,李向平. 中国光学. 2016(02)
本文编号：2912993
【文章来源】：光学精密工程. 2020年05期 北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
径向偏振光输出的YDF MOPA激光器实验装置
为获得高峰值功率、窄频谱带宽的脉冲序列,光路中采用BPF滤除泵浦光与ASE,同时对前置放大器链的光纤长度进行了优化,使得由自相位调制(SPM)引起的频谱展宽和由受激拉曼散射(SRS)诱导的功率转移达到最小。图2是全光纤MOPA激光器在平均输出功率为20 W时,使用光谱仪(横河6370C)测量的光谱分布,可见其中心波长为1 064 nm,信噪比(信号光-泵浦光)大于30 dB,ASE也得到了很好的抑制。
LCP涡旋波片安装在一个5维可调的调整架上,这样既可以保证信号光束能入射到波片的中心,同时也可以很容易地将它移入或从信号光路中移除,从而允许MOPA系统可根据需要在径向偏振拉盖尔高斯TM01模式和线偏振高斯LP01模式下切换。图3显示了MOPA系统在LP01(灰色)和TM01(红色)模式下运行时的平均输出功率随最后一级主放大器泵浦功率变化的函数(彩图见期刊电子版)。由图3可见,当泵浦功率为26.5 W时,获得了平均输出功率为19.5 W的TM01模径向偏振光,计算可得它相对于泵浦功率的斜效率约为66%。相比之下,此时LP01模式的平均输出功率为20.1 W,模式转换效率可达97%。此时,整个激光器系统总的注入泵浦功率为36.06 W,则系统的斜效率为54%。用200 MHz带宽的光电探测器(CONQUER, PR-200M3150)和500 MHz带宽的数字示波器(Tektronix, DPO4054B)直接测量光脉冲的时间分布,如图4所示。在最大功率输出时,脉冲持续时间由调制后的10 ns减小到7.5 ns,这是由于在放大过程中强度更大的脉冲中心区域从主放大级提取的能量比脉冲前沿及后沿高得多,导致脉宽被压缩[23]。图4 经EOIM和LCP涡旋波片调制后的脉冲时间分布
【参考文献】：
期刊论文
[1]大信号无水冷LD侧泵Nd∶YAG激光放大器[J]. 邹吉跃,刘学胜,徐爱东,王聪聪,闫岸如,赵明,杨松,刘友强,王智勇. 发光学报. 2019(07)
[2]级联光栅结合Sagnac环的可调谐光纤激光器[J]. 赵小丽,张钰民,庄炜,宋言明,骆飞,孟凡勇. 发光学报. 2019(03)
[3]径向偏振光纯度检测及偏振态分布特性评价[J]. 彭红攀,杨策,卢尚,陈檬,周巍. 红外与激光工程. 2019(05)
[4]全光纤调Q激光器腔内脉宽压缩技术[J]. 曹康,秦文斌,葛廷武,吴迪,贾冠男,闫岸如,曹银花,王智勇. 发光学报. 2018(06)
[5]三波长合束单管激光器光纤耦合模块设计[J]. 刘翠翠,王鑫,井红旗,吴霞,王翠鸾,马骁宇. 发光学报. 2018(03)
[6]高次方涡旋光束经大数值孔径透镜的聚焦特性[J]. 李浩然,樊承锦,党锦超,陈子阳,蒲继雄. 强激光与粒子束. 2018(01)
[7]高斯涡旋光束通过像散透镜后的相位奇异特性[J]. 唐碧华,郑尚彬,张勇,罗亚梅,高曾辉. 光学精密工程. 2017(04)
[8]紧聚焦轴对称矢量光场波前调控及应用[J]. 王思聪,李向平. 中国光学. 2016(02)
本文编号：2912993
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