单谐振腔光纤激光器输出特性优化实验研究

张培培,张 鹏,梁小红

(中国电子科技集团公司第四十六研究所,天津 300220)

1 引 言

光纤激光器以其转换效率高、光束质量好、系统结构简单紧凑、运作寿命长、性能稳定可靠等诸多优势被广泛应用在工业加工、军事、医疗、通信等领域。近几年,随着双包层光纤制备技术、包层泵浦技术以及关键光纤元器件的研究工作取得突破性进展,光纤激光器的输出功率水平不断得到提高。国外,德国耶鲁大学、美国JDSU公司、英国的SPI公司及日本的Fujikura公司等相继实现了千瓦以上的功率输出[1-3],基于同带泵浦技术和分布式侧面耦合技术,美国IPG公司分别在2009年和2012年实现了单纤单模9.6 kW和20 kW的光纤激光输出[4-5],这也是目前光纤激光器的最高水平。国内,国防科技大学、华中科技大学、清华大学、天津大学、上海光学精密机械与物理研究所、西安光纤精密机械研究所等研究单位以及武汉锐科、深圳创鑫、山东海富等激光器厂商都在高功率光纤激光器的研究领域取得了突破性进展,多家单位已经成功实现千瓦级以上的功率输出[6-12]。

众所周知,输出功率是描述激光器输出特性的一个重要参数,激光器的输出功率大小及其稳定性直接决定了它的性能和用途。因此,对激光器输出功率的影响因素进行研究具有重要意义。在激光器的实际搭建过程中,增益光纤的长度和弯曲半径的选择将直接影响谐振腔的效率,其中弯曲半径的选择同时还会影响激光器的模式选择和控制,进而影响光束质量的优劣,而激光器制冷温度的设定既会影响激光器的效率,同时也会对激光器整机的稳定性造成重要的影响。……