四路高功率窄線寬、線偏振光纖放大器相干偏振合成實現(xiàn)5kW級高亮度激光輸出
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，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，實現(xiàn)更高亮度的激光輸出。然而，該合成技術(shù)對光源特性(模式、偏振、譜線)、合成元件特性(動態(tài)抖動、熱像差)、相位控制系統(tǒng)鎖相殘差等因素均提出了嚴格要求，研制難度大。
國防科大劉澤金課題組通過鎖相控制系統(tǒng)優(yōu)化、離焦像差補償、高精度光程控制，通過四路窄線寬、線偏振光纖放大器的相干偏振合成，實現(xiàn)了5.02 kW的近衍射極限合成激光輸出，合成效率達93.8%。
圖1(a)實驗方案示意圖;(b)四路放大器輸出功率與泵浦功率的對應(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?yīng)關(guān)系。當總注入功率為5.35 kW時，合成激光功率為5.02 kW，系統(tǒng)合成效率達93.8%。
研究表明，合成激光功率為5.02 kW時合成激光光束質(zhì)量測量值M2<1.3.此功率水平代表了當前國際上相干偏振合成系統(tǒng)的最高輸出功率。
實驗中采用的合成系統(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DL后注入三級全保偏級聯(lián)光纖放大系統(tǒng)(A1、A2、A3)進行功率提升。放大后的光束經(jīng)過自主研制的離焦補償型準直系統(tǒng)(CO)準直輸出后參與相干偏振合成。
參考文獻： 中國光學期刊網(wǎng)
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