四路高功率窄線寬、線偏振光纖放大器相干偏振合成實(shí)現(xiàn)5kW級(jí)高亮度激光輸出

　　高功率光纖激光器由于電光效率高、光束質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，在生物醫(yī)療、激光加工、**安全等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，而相干偏振合成技術(shù)是光纖激光器獲得高功率輸出的一種有效方法。

　　相干偏振合成技術(shù)能夠克服非線性效應(yīng)、熱效應(yīng)、模式不穩(wěn)定等多種因素，實(shí)現(xiàn)更高亮度的激光輸出。然而，該合成技術(shù)對(duì)光源特性(模式、偏振、譜線)、合成元件特性(動(dòng)態(tài)抖動(dòng)、熱像差)、相位控制系統(tǒng)鎖相殘差等因素均提出了嚴(yán)格要求，研制難度大。

　　國(guó)防科大劉澤金課題組通過(guò)鎖相控制系統(tǒng)優(yōu)化、離焦像差補(bǔ)償、高精度光程控制，通過(guò)四路窄線寬、線偏振光纖放大器的相干偏振合成，實(shí)現(xiàn)了5.02 kW的近衍射極限合成激光輸出，合成效率達(dá)93.8%。

　　圖1(a)實(shí)驗(yàn)方案示意圖;(b)四路放大器輸出功率與泵浦功率的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖;(c)合成功率與合成效率隨總?cè)肷涔β实年P(guān)系圖。

　　圖1(b)為四路放大器輸出功率與泵浦功率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，放大后四路激光功率分別為1.29 kW、1.14 kW、1.12 kW、1.8 kW，進(jìn)一步功率提升受限于泵浦功率。

　　圖1(c)為合成功率與合成效率隨總?cè)肷涔β实膶?duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)總注入功率為5.35 kW時(shí)，合成激光功率為5.02 kW，系統(tǒng)合成效率達(dá)93.8%。

　　研究表明，合成激光功率為5.02 kW時(shí)合成激光光束質(zhì)量測(cè)量值M2<1.3.此功率水平代表了當(dāng)前國(guó)際上相干偏振合成系統(tǒng)的最高輸出功率。

　　實(shí)驗(yàn)中采用的合成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1(a)所示。窄線寬種子激光(NBL)首先經(jīng)過(guò)分束器(BS)分為四路，隨后依次注入到相位調(diào)制器(PM)和光纖延遲線(DL)。各路激光經(jīng)過(guò)DL后注入三級(jí)全保偏級(jí)聯(lián)光纖放大系統(tǒng)(A1、A2、A3)進(jìn)行功率提升。放大后的光束經(jīng)過(guò)自主研制的離焦補(bǔ)償型準(zhǔn)直系統(tǒng)(CO)準(zhǔn)直輸出后參與相干偏振合成。

　　參考文獻(xiàn)： 中國(guó)光學(xué)期刊網(wǎng)

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