中红外光纤激光器技术研究新进展
中红外激光的产生方法
中红外激光的产生方法摘要简要概述了产生中红外激光的各种方式,分析了各个方法的有缺点.并对中红外激光的发展进行了展望.关键词:中红外激光产生发展引言激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一个重大发明。
它的原理早在 1916 年已被物理学家爱因斯坦发现，但直到 1958 年激光才被首次成功制造。
激光是在有理论准备和生产实践迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业的出现。
激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段，去获得空前的效益和成果，从而促进了生产力的发展。
红外激光器是在1960年，由美国物理学家西奥多·梅曼通过一个高强闪光灯管来刺激在红宝石水晶里的铬原子而首次研制出来的。
随后红外激光就得到了迅速的发展。
1 线性方法产生红外激光1.1 半导体量子级联激光器双异质结体材料结构激光器的有源区的厚度薄至可与电子的德布罗意波长30nm相比拟时，则电子在该方向的运动会受到限制，其动能将被量子化成分立的能级，和量子力学中一维势阱情况一样，称为量子阱激光器。
量子级联激光器是一种基于子带间电子跃迁的新型单极光源，将数个量子阱结构串联在一起。
它的输出波长与有源区量子阱厚度有关，可通过温度或电流进行调谐。
它的缺点是结构复杂，生长层次繁多，闽值电流密度大，散热性差，作为半导体激光器，输出功率小、光束质量差[1]。
1.2 固体激光器固体激光器是以掺杂的玻璃、晶体或透明陶瓷等固体材料为工作物质的激光器。
固体激光器具有结构紧凑、小巧、牢固、灵活等优点，特别是半导体泵浦的仝固化固体激光器很容易做到高重复频率、高峰值功率脉冲激光输出[2]。
1.3 自由电子激光器自由电子激光器是利用相对论电子束通过一个称为摇摆器的周期变化的横向磁感应场来与电磁辐射相互作用产生激光的装置。
由于相对论电子束有很高的功率密度，工作介质又是自由电子，不存在击穿问题，因此自由电子激光器能产生很高的功率。
npr锁模光纤激光器中束缚态孤子的研究。
超酷的NPR锁定模式的纤维激光器多年来一直在转动头部，因为它们可以在超高速上用扎普断绝超短脉冲，而不会断汗。
科学家们一直在这些激光器中游离于束缚状态的索利通，就像超快视界的摇滚巨星。
这些苏立通分子，或称苏立通复合体，基本上是一串一起悬挂的苏立通，用非线性介质来展示其独特的能力。
它们不仅仅是一个漂亮的景色，它们也有巨大的潜力比如超快的互联网，尖端的医学成像，和令人心动的光谱学。
找出这些束缚状态的苏立通是如何在NPR锁紧的纤维激光器中形成和构建它们的东西的，对于书呆子和现实的人来说都是一件大事。
在过去几年里，在NPR闭锁纤维激光器中研究约束状态的索利通有很多进展。
通过实验，模拟，和理论，我们学到了很多关于这些单体是如何形成，相互作用的，在激光系统中保持稳定的。
我们研究了它们的能量分布，相对的阶段，以及它们如何随着时间而变化的很多细节。
我们用新的方法来创造和控制这些独角兽，我们实际上在实验中尝试过它们。
这些进步确实帮助了我们理解 NPR 闭锁的纤维激光的复杂行为，它们为实际使用束缚状态的索利通提供了一些很酷的新的可能性。
展望未来，必须进一步研究在NPR锁紧的纤维激光器中使用约束状态的单体的问题。
这一研究对于探索其潜在应用和提高超快激光系统的性能至关重要。
先进的理论模型和数值模拟将成为指导设计和优化能够产生和控制约束状态的纤维激光器的宝贵工具。
实验性调查对于验证理论预测和了解现实世界情景中约束状态所存在的实际局限性至关重要。
预计，通过光学、光子学和激光技术领域的研究人员之间的协作努力，NPR闭锁纤维激光中的限态索利通将继续是积极研究的主题，前景广阔。
激光器技术在多模光纤中的应用研究
激光器技术在多模光纤中的应用研究摘要：激光器技术在多模光纤中的应用具有广泛的研究价值和应用前景。
本文将探讨多模光纤中激光器技术在通信、医疗和工业等领域的应用，并介绍其中的原理和技术方法。
通过对现有文献资料的综述和分析，发现激光器技术在多模光纤中的应用研究已经取得了一定的成果，但仍存在一些问题和挑战需要进一步研究和解决。
1. 引言多模光纤是一种能够传输多个模式的光信号的光纤。
激光器作为一种高度相干、高功率的光源，具有很大的潜力在多模光纤中实现高速、远距离的光通信、医疗和工业应用。
本文将以此为研究对象，探讨激光器技术在多模光纤中的应用研究现状。
2. 多模光纤中激光器技术的应用2.1 多模光纤通信系统多模光纤通信系统利用激光器技术产生的高功率激光信号进行光信号传输，实现高速的数据传输。
在传统的多模光纤通信系统中，采用的激光器主要是半导体激光器和氦氖激光器。
然而，这些激光器存在一些问题，如波长偏移、功率损失等。
近年来，研究人员提出了一种基于外腔激光器技术的多模光纤通信系统，在传输效率和传输距离上取得了显著的改进。
2.2 多模光纤激光共振器多模光纤激光共振器是一种基于激光器技术的光源，它利用多模光纤中的多个模式进行激光信号放大，产生高功率的激光输出。
在医疗和工业领域，多模光纤激光共振器可以应用于激光切割、激光焊接、激光打标等多种工艺中。
研究人员通过改进共振腔的设计和匹配不同类型的激光器，使多模光纤激光共振器实现了更高的效率和更稳定的激光输出。
2.3 多模光纤传感多模光纤中的激光器技术还广泛应用于传感领域。
通过利用激光器产生的高精度的激光光束和多模光纤的传输特性，可以实现对温度、压力、形变等参数的高灵敏度检测。
同时，由于多模光纤具有大量的传输通道，可以将多个传感器连接在一根光纤中，实现对多个参数的同时监测。
3. 多模光纤中激光器技术的挑战和问题在多模光纤中应用激光器技术面临一些挑战和问题。
首先，多模光纤中的模式间互相干涉和耦合现象对激光器输出光波的稳定性和光束质量产生了不利影响。
红外制导增透微结构的超快激光制造机理与方法研究
一、概述随着科学技术的不断进步，红外制导技术在军事、航天、航空、导航等领域的应用越来越广泛。
而增透微结构的超快激光制造技术作为红外制导技术的重要支撑，更是成为了研究的热点之一。
本文旨在探讨红外制导增透微结构的超快激光制造机理与方法，为相关研究提供一定的参考。
二、红外制导增透微结构的超快激光制造技术概述1.红外制导技术的发展与应用需求红外制导技术一般是指利用红外线传感器来探测目标并指导导弹、火炮等武器的弹道，实现精确打击目标的技术。
在军事作战、飞行器导航、火箭推进系统等方面都有着重要的应用需求。
2.增透微结构的超快激光制造技术概述增透微结构是指在光学器件表面采用微米级周期性结构，通过精确控制结构参数实现对光学性能的调制。
而超快激光制造技术则是利用超短脉冲激光对材料进行微加工，制备出微纳米级的表面结构。
三、红外制导增透微结构的超快激光制造机理研究1.超快激光在红外制导增透微结构制造中的作用超快激光具有极高的峰值功率和超短的脉冲宽度，能够实现对材料的高精度加工，并在微纳米尺度上实现对表面结构的调控，是制备红外制导增透微结构的关键工具。
2.红外制导增透微结构的光学性能分析利用超快激光制造的红外增透微结构在红外制导技术中具有较好的透过率和散射特性，能够有效提高系统的探测距离和抗干扰能力，为红外制导系统的性能提升提供了重要支持。
3.红外制导增透微结构的超快激光制造机理解析通过对超快激光在材料表面微加工过程中的物理过程和光学效应进行深入研究，揭示了红外制导增透微结构的制备机理，为进一步优化工艺参数和改善工艺质量提供了理论支持。
四、红外制导增透微结构的超快激光制造方法研究1.材料选择与加工工艺在超快激光制造红外制导增透微结构过程中，材料的选择和加工工艺的优化是关键环节。
常用的材料有玻璃、硅、金属等，而加工工艺则包括脉冲能量、聚焦深度、扫描速度等参数的优化。
2.超快激光制造设备的研制与改进针对红外制导增透微结构的特殊要求，研制适用于超快激光微加工的设备，并不断改进设备性能和工艺控制能力，以实现更高效、更精密的微结构制造。
光纤激光器相干组束技术研究
第36卷 第10期 激光与红外Vol.36,No.10 2006年10月 LASER & I N FRARE D Oct ober,2006 文章编号:100125078(2006)1020921204光纤激光器相干组束技术研究赵 帅,范万德,盛秋琴(南开大学物理科学学院,光电信息技术科学教育部重点实验室,天津300071)摘 要:全面介绍了光纤激光器相干组束技术的发展现状,对注入锁定现象给出了相应的理论解释。
并对该技术的优点、缺陷进行了详细的分析。
关键词:全光纤;相干组束;光纤激光器;迈克耳逊谐振腔;M-Z谐振腔中图分类号:T N248.1;T N253 文献标识码:AThe Research of Coherent Co mbi n i n g of Fi ber LaserZ HAO Shuai,F AN W an2de,SHENG Q iu2qin(Depart m ent of phot oelectric inf or mati on,Science of Physics institute,Nankai University,Tianjin300071,China)Abstract:I n the paper s ome newly devel oped technol ogies on all2fiber coherent bea m combining are intr oduced.theo2retial exp lanati on of injecti on l ocking is given based on the si m ulati on.The advantages and li m itai ons of the techniqueare analyzed detailedly.Key words:all2fiber;coherent bea m combining;fiber laser;M ichels on res onat or;M2Z res onat or1 引 言产生高强度激光是激光物理研究重要课题之一。
大模场光纤研究的新进展
还 面 临 着模 场 畸 变 、 高阶 模 抑 制 、 纤 激 光 系统 综 合 分 析 以及 光 纤 加 工 工 艺 等 需要 克 服 的技 术 难 题 。 最 光 后 ， 光 纤 的 性 能 特 点 、 工 难 易程 度 以及 研 究 的 理 论 和 实验 水 平 几 方 面 综 合 比 较 ， 阶 模 Ｐ ｏ ｏ ｉ ｓ ａ ｄ Ｅｌｃ ｒ ｎ ｃ ，Ｄｅ ａ ｔ ｎ ｆ Ｐｒ ｃ ｓｏ ｎ ｔｕ ｎ ｅ ｏ ｈ ｔ ｎ ｃ ｎ ｅ ｔｏ ｉｓ ｐ ｒｍｅ ｔ ｏ ｅ ｉ ｉ ｎ Ｉ ｓｒ ｍｅ ｔ ｄ ｎｓａ ｎ
Ｍｅｈ ｎ ｌｇ ，Ｔ ｉｇ ｕ ｉｅｓｙ Ｂｅｉｇ １０ ８ ，Ｃ ｉａ ｃａ ｏｏ ｙ ｓ ｈ ａＵｎｖｒｉ ， ｉｎ ０ ４ ｈｎ ） ｎ ｔ ｊ ０
第４ ０卷 第 ３期
Ｖｏ１ ． Ｎｏ． ４０ ３
红 外 与 激 光 工程
Ｉ ｆａ ｅ ｎ ｓ ｒＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｎ ｒ ｒ ｄ ａ ｄ Ｌａ ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ
２１ ０ １年 ３ 月
Ｍ ａ． ｒ ２０１ １
大 模 场 光 纤 研 究 的 新进 展
廖 素 英 ， 马 理 巩 （ ． 林 空 军 学 院 ， 西 桂 林 ５ １０ ；２ 清 华 大 学 精 密 仪 器 与 机 械 学 系 １桂 广 ４０ ３ ．
转换 法和 基于增益控 制的 反折射率 导 引方 式是 实现 大模 场 光纤激光 的两种 最有效 的方法 ，其模 场面积
的提 升 具 有 较 大 的 空 间 。
关 键 词 ：光 纤 激 光 器 ； 大模 场 光 纤 ； 模 场 直 径 ； 模 式 转 换 中 图 分 类 号 ：Ｔ ４ ． Ｎ２ ８ １ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ — ２ ６ ２ １ ）３ ０ ５ — ８ ０ ７ ２ ７ （０ １ ０ — ４ ５ ０
光纤传输系统在超快激光加工中的应用研究
光纤传输系统在超快激光加工中的应用研究邹兆安】，崔庞博】，朱文宇2,麻丁龙3(1.中国航发西安航空发动机有限公司，陕西西安710100；2.中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西西安710119；3.西安中科微精光子制造科技有限公司，陕西西安710119)摘要：随着对超快激光应用安全、高效和灵活需求不断增强，采用Kagome结构空心光子晶体光纤传导来代替传统镜片结构是一种全新选择。
开发了基于超快激光光纤传输的可调耦合系统，并对该系统下与自由空间传输光路下的加工质量进行对比。
结果表明，超快激光光纤耦合系统传输效率稳定、焦斑能量分布均匀、像散程度小，可有效解决传统镜片组合下的光路损耗与像散问题。
关键词:超快激光;空芯光子晶体光纤;光纤耦合系统中图分类号:TG665文献标志码:A文章编号：1009-279X(2021)02-0056-05Application of Fiber-optic Transmission System in Ultra-fast Laser ProcessingZOU Zhaoan1,CUI Pangbo1,ZHU Wenyu2,MA Dinglong3(1.China Hangfa Xi'an Aero Engine Co.,Ltd.,Xi'an710100,China；2.Xi'an Institute of Optics and Precision Machinery,Chinese Academy of Sciences,Xi'an710119,China；3.Xi'an Micromach Technology Co.,Ltd.,Xi'an710119,China)Abstract：With the increasing demand for the safety,efficiency and flexibility of ultra-fast laser applications,it's a new choice to replace the traditional lens structure with kagome hollow photonic crystal fiber conduction.In this research,a tunable coupling system based on ultra-fast laser fiber transmission was developed,and the processing quality of the system was compared with that of free space transmission.The results showed that the transmission efficiency of ultra-fast laser fiber coupling transmission system is stable,the energy distribution of focal spot is uniform,and the astigmatism degree is small,which can effectively solve the problem of optical path loss and astigmatism under the traditional lens combination.Key words：ultra-fast laser;hollow core photonic crystal fiber;laser fiber coupling system超快激光以脉冲宽度低、瞬时功率高的特点应用于材料加工，扮演着创新尖兵的角色，引领制造技术进入激光制造的新时代，极大地提升了传统制造业的水平，也带来产品设计、制造工艺和生产观念的巨大变革[1-4]。
1.5 um 波段连续单频光纤激光器的研究进展
3 单频谐振腔结构设计与光纤激光三维温 度场模型
谐振腔是单频光纤激光器最重要的组成部分之 一, 其为激光器提供光学反馈和可供选择的模式, 直 接影响激光器的输出性能 . 本课题组设计了厘米量 级磷酸盐玻璃光纤线性腔结构, 通过缩短腔长以增加 腔内相邻纵模间隔, 实现激光器稳定的单纵模运转. 为了解决谐振腔构建中磷酸盐玻璃光纤 (EYPF) 需与石英玻璃光纤光栅 (FBG)连接的问题 , 对 EYPF 与 FBG (HI1060 FLEX)进行了熔接研究. 由于两种光 纤的物理性质, 如软化温度、热膨胀系数和折射率等 差异太大 [42, 45], 很难利用现有石英光纤的熔接技术 对两者进行熔接. 因此, 本课题组[46~48]开发了具有温 度梯度场分布的非对称熔接工艺 , 通过优化熔接参 数, 获得了连接损耗 0.3 dB、相对抗弯强度 85%的结 果 . 图 3 所示为良好熔接质量的 EYPF 和 HI1060 FLEX 光纤熔接接头显微镜图片. 谐振腔工作时腔内产生的热效应会影响激光的 输出功率、线宽、中心频率、偏振态以及噪声等特性,
单频光纤激光器 , 其激光以腔内振动单一纵模 的形式输出 , 具有输出光谱线宽窄 (最高可达到 109 nm)、频率可调谐、相干长度长、噪声低、结构紧凑 等诸多优点, 在相干光通信、光谱合成、激光雷达、 激光冷却和原子捕获、 非线性频率转换和高精度光谱 测量等领域有着非常广泛的应用前景[1~9]. 腔
图4
连续泵浦光纤端面三维温度场分布[33]
图 6 (a) 输出功率与泵浦功率的关系曲线; (b) 扫描 F-P 干 涉仪扫描得到的激光纵模特性[27] 1409
杨昌盛等: 1.5 m 波段连续单频光纤激光器的研究进展
图 6(b)所示为扫描 F-P 干涉仪在一个自由光谱范围 (FSR = 1.5 GHz)内的扫描结果 , 激光器实现稳定的 单纵模运转, 无跳模以及模式竞争现象的出现. 用光 谱仪测得激光器的中心波长为 1534.75 nm, 边模抑 制比大于 75 dB. 线宽是单频激光器的一个重要特征 , 为了研究 磷酸盐玻璃光纤短腔单频激光器的线宽特性 , 使用 50 km 光纤延迟线 , 采用零拍法测量激光器的线宽 , 其零拍信号频谱如图 7 所示 , 测得激光器的线宽为 1.6 kHz. 本课题组进一步研究了单频光纤激光器的噪声 特性. 图 8(a)所示为激光器的相对强度噪声(RIN)谱, 当频率低于 50 kHz 时, RIN 随着频率的增加从86
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| 14 先进激光材料及新型激光器技术
中红外光纤激光器技术研究新进展
张云军1，王月珠1 ，鞠有轮1，姚宝权1 ，贺万俊2 ，余正平2
1 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家重点实验室；
2 四川智溢实业有限公司
摘要：光纤激光器和光纤拉曼激光器以其优良的光束质量、高的转换效率、运行稳定和便于热管理等诸多优点，已成为激光器领域发展的一个新的里程碑。
其已经在光通信、机械制造、医疗和国防应用上显示了卓越的性能。
但是光纤激光器和光纤拉曼激光器的发射波长现在主要集中在1~2μm 波段，这里面以掺Yb 、掺Tm 和掺Er 光纤激光器为代表，其中还有主要以这三种激光器作为泵浦原的光纤拉曼激光器。
现阶段利用光纤激光器实现波长大于2μm 高功率激光输出还受到限制，这主要归因于大于2μm 的激光在硅基光纤中存在强烈的共振吸收。
采用大于2μm 波长处具有低的声子损耗的新基质光纤是解决光纤中红外光源的关键，现阶段主要获得2~5μm 光纤激光器的主要光纤有氟化物光纤（ZBLAN fiber ，包括ZrF 4、BaF 2、LaF 3、AlF 3和NaF ）、硫化物光纤（三硫化二砷 As 2S 3和三硒化二砷 As 2Se 3）、氧化碲光纤（二氧化碲TeO 2）和高掺GeO 2光纤。
以这几种材料为基质的光纤在2~5μm 波段都具有较低的声子能量，对稀土离子具有较好的溶解性，而且它们的折射率都较高。
基于光纤结构实现2~5μm 波段激光输出的方式主要有四种方式：纤芯掺杂稀土离子后采用激光振荡方式：2.1μm 掺Ho 光纤激光器，最高输出达到140W; 2.8μm 掺Er 光纤激光器，最高输出功率达到24W 。
采用1.5μm 和2.0μm 的超短脉冲激光作为泵浦源，泵浦中红外光纤获得2~5μm 波段超连续谱激光输出；利用ZBLAN 氟化物光纤获得的1~4μm 超连续激光已达10W 以上；利用As 2Se 3已经获得3~6μm 的超连续谱输出；采用1.5μm 和2.0μm 的激光作为泵浦源，通过拉曼散射方式获得大于2μm 波段激光输出；采用短脉冲激光泵浦微结构光子晶体光纤，通过光纤四波混频实现大于2μm 波段激光输出。
本文将对2~5μm 的光纤激光器、超连续谱光源、光纤拉曼激光器和中红外光纤四波混频的近期发展现状加以总结介绍。
张云军，2000年在哈尔滨工业大学获得学士学位，2007年基于自己在双包
层掺铥光纤激光器方面的研究获得哈尔滨工业大学的博士学位。
现任哈尔滨工
业大学可调谐激光技术国家重点实验室讲师。
主要研究方向是高功率包层泵浦
掺铥光纤激光器、飞秒激光刻写大芯径2微米波段光纤光栅和中红外高功率激
光器。
高功率全光纤化掺铥光纤激光器是他研究的重点。
发表掺铥光纤激光器
和光纤光栅的相关学术论文近20篇。