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上海光机所知识创新工程试点工作简报

（第八十二期）

2003年3月7日

上海光机所新型激光技术研究又获新进展
──双包层光纤激光实现20W激光输出

   上海光机所承担的上海光科技项目“双包层光纤激光器”的光纤激光最高功率已达20.6W。在王之江院士和楼祺洪研究员主持下，经过一年多的努力工作，该项目超额完成了原定于2004年要求达到5－10W激光功率输出的指标，并申请了六项发明专利。同时，在2002年下半年又获得了中科院知识创新工程重要方向性项目的支持。2003年2月28日，由上海测试技术研究所袁海林高工组成的测试小组对该项目进行了验收测试。
   高功率双包层光纤激光器是国际上新近发展的一种新型固体激光器件，它具有散热面积大、光束质量好、体积小巧等优点，同常规的体积庞大的气体激光器和固体激光器相比，均占有明显的优势，已逐渐发展成为高精度激光加工、激光雷达系统、空间技术、激光医学等领域中的重要候选者。
   最近，上海光机所该实验组在原4.9W双包层光纤激光器研究的基础上，通过研究泵浦源半导体激光器（LD）的光谱特性对光纤激光输出特性的影响，改用中心波长约在975nm的LD替代原915nm的LD。通过不同泵浦输出对耦合吸收效率影响的研究，改用准直输出的功率LD替代光纤耦合输出的LD，并重新设计了较大孔径的光学耦合透镜组，获得了20.6W的光纤激光功率输出。
   所用泵浦源为准直输出的大功率LD模块，其输出约为11mm×11mm的方形准直光束，中心波长约在970nm。双包层光纤为矩形内包层的掺Yb3＋石英光纤，内包层数值孔径为0.47，掺Yb3＋纤芯直径约9μm，数值孔径约为0.1。采用直接端面泵浦的方式泵浦双包层光纤，通过特殊设计的光学耦合透镜组，将接近准直输出的泵浦光聚焦小于光纤内包层的光斑，直接耦合入双包层光纤。光纤的泵浦端面有一双色片作为前腔镜。
   采用上述的实验装置，半导体激光器驱动电流为6.3A时观察到光纤激光有激光输出，增大驱动电流，激光输出功率随之增大，当电流为42A时，得到了20.6W的激光输出，光－光转换效率约为55％。采用光谱分析仪测量了光纤激光的输出光谱特性，中心波长在1111nm，光谱带宽为1.8nm。采用光束质量分析仪，测得输出激光为接近衍射极限的基横模，光束质量因子M2小于1.1。
   上海光机所研制成功的20W双包层光纤激光器结构紧凑，使用灵活方便，可望在光纤通讯、激光雕刻、激光打标以及激光检测和测量等领域获得广泛应用。

提供单位：先进激光技术与应用系统实验室

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