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泵浦源

雙端泵浦保偏光纖激光器

星之球激光 來源:激光網(wǎng)2011-11-13 我要評論(0 )   

光纖激光器 以其結(jié)構(gòu)簡單緊湊、散熱效果好、轉(zhuǎn)換效率高、低閾值、工作穩(wěn)定可靠、無須調(diào)試、光束質(zhì)量好、易于集成等優(yōu)點(diǎn),一直被人們認(rèn)為是固體 激光 技術(shù)實(shí)用化的最佳選...

光纖激光器以其結(jié)構(gòu)簡單緊湊、散熱效果好、轉(zhuǎn)換效率高、低閾值、工作穩(wěn)定可靠、無須調(diào)試、光束質(zhì)量好、易于集成等優(yōu)點(diǎn),一直被人們認(rèn)為是固體激光技術(shù)實(shí)用化的最佳選擇。光纖激光器的發(fā)展可以追溯到20世紀(jì)60年代。1961年,美國的Snitzer用一根芯徑300μm的摻釹(Nd抖)玻璃波導(dǎo)觀察到了激光現(xiàn)象,從此開了光纖激光器的先河。1964年和1966年,Charlse等分別報(bào)道了釹玻璃光纖激光器。隨著光纖技術(shù)和半導(dǎo)體激光器的發(fā)展,光纖激光器也得到了較快的發(fā)展1973年,第一臺使用半導(dǎo)體泵浦的光纖激光器研制成功。特別是包層泵浦技術(shù)的提出,大大提高了光纖激光器的光轉(zhuǎn)換效率和輸出功率,與此同時(shí),各種泵浦耦合技術(shù)也得到了相應(yīng)的發(fā)展。本文對光纖激光器的雙端泵浦進(jìn)行了研究,并對雙端泵浦光纖激光器的特性進(jìn)行了分析。

  1 實(shí)驗(yàn)裝置

  實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示 。實(shí)驗(yàn)所用儀器為兩臺輸出中心波長均為808nm的半導(dǎo)體激光器LD1和LD2,15m長摻釹保偏光纖作為增益介質(zhì),兩個(gè)二色鏡兼做腔鏡和輸出鏡,其中一個(gè)是808nm高透1060nm 高反,另一個(gè)為45°的808nm高透和45°的1060 nm高反;耦合鏡使用40倍顯微物鏡。

雙端泵浦光纖激光器實(shí)驗(yàn)裝置

圖1 雙端泵浦光纖激光器實(shí)驗(yàn)裝置

  2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

  實(shí)驗(yàn)分別測量了LD1和LD2單端泵浦,以及LD1和LD2雙端泵浦時(shí)光纖激光器的輸出功率。圖2(a)是LD1半導(dǎo)體激光器單端泵浦時(shí)輸出功率與泵浦電流之間的關(guān)系曲線,圖2(b)是LD2半導(dǎo)體激光器單端泵浦時(shí)輸出功率與泵浦電流之間的關(guān)系曲線。可以看出,輸出功率隨泵浦電流的增加呈近似線性增加。

單端泵浦輸出功率與電流關(guān)系

圖2單端泵浦輸出功率與電流關(guān)系

  圖3是LD1和LD2半導(dǎo)體激光器雙端泵浦時(shí)輸出功率與泵浦電流之間的關(guān)系曲線,可見輸出功率隨泵浦電流的增加亦呈近似線性增加。即光纖激光器輸出都能保持很好的線性,這說明雙包層光纖激光器還未達(dá)到飽和,仍能通過增加泵浦功率來提高輸出功率。國內(nèi)外在這一領(lǐng)域的研究,主要涉及提高激光輸出功率和泵浦效率,本文實(shí)驗(yàn)所用光纖芯徑僅為0.5μm的單模光纖,主要研究雙端泵浦的效率和輸出激光的偏振情況。

雙端泵輸出功率與電流關(guān)系

圖3單端泵浦輸出功率與電流關(guān)系

圖4是利用兩臺半導(dǎo)體激光器分別單端泵浦輸出功率之和與雙端泵浦輸出功率的比較。從圖4也可以看出,在相同泵浦電流時(shí),雙端泵浦時(shí)輸出功率大于兩泵源單獨(dú)泵浦時(shí)輸出功率之和,說明雙端泵浦轉(zhuǎn)換效率高。

雙端泵輸出功率與單端輸出功率之和比較

圖4雙端泵輸出功率與單端輸出功率之和比較

  雙端泵浦光纖激光器,由于泵浦光從光纖兩端進(jìn)入增益光纖,使得進(jìn)入光纖的泵浦功率分布比較均勻,有利于增益離子充分吸收,提高轉(zhuǎn)換效率;同時(shí)可以減輕端面損傷,提高泵浦功率和輸出激光功率。

  當(dāng)泵浦功率增加時(shí),在光纖輸出端可以得到輸出激光的光譜,如圖5所示,其發(fā)射峰為1060nm。繼續(xù)增加泵浦功率,當(dāng)泵浦電流為8A時(shí),觀察到了第2個(gè)激光峰,其中心波長為1092nm。同時(shí),在輸出激光的譜線中,已經(jīng)看不到808nm附近的泵浦源的譜線,這說明該雙包層光纖的熊貓型內(nèi)包層結(jié)構(gòu)及光纖的選取長度保證了泵浦光能夠被充分吸收。繼續(xù)增加泵浦電流,最終獲得了6.5W的激光輸出。

雙端泵輸出激光光譜

圖5雙端泵輸出激光光譜

  利用格蘭泰勒棱鏡測量了輸出激光的偏振度,測量時(shí)將經(jīng)準(zhǔn)直后的激光通過檢偏鏡,讀出輸出激光經(jīng)過偏振鏡后的讀數(shù),旋轉(zhuǎn)檢偏鏡一周,讀出兩個(gè)最大值和兩個(gè)最小值,求其平均值,得到最大值P1和最小值P2,代人偏振度的定義式P=(P1-P 2)/(P1+P2),從而計(jì)算出輸出激光的偏振度為0.5。

  3 結(jié)論

  利用兩臺半導(dǎo)體激光器對光纖激光器的雙端泵浦進(jìn)行了研究,獲得了6.5W的激光輸出,其偏振度為0.5。通過分析可知,雙端泵浦光纖激光器泵浦光從光纖兩端進(jìn)入增益光纖,進(jìn)入光纖的泵浦功率分布比較均勻,有利于增益離子對泵浦功率的充分吸收,提高了轉(zhuǎn)換效率;同時(shí)可以減輕端面損傷,提高泵浦效率和輸出激光功率。

 

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