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上海光机所知识创新工程试点工作简报

（第一○二期）

2003年9月22日

上海光机所新型激光技术研究再获新进展
──掺Yb双包层光纤激光器获得50W激光输出

   上海光机所承担的国家自然科学基金（编号：60244005）、中科院知识创新工程和上海市科委光科技专项资助项目“双包层光纤激光器”再次获得新进展。在王之江院士和楼祺洪研究员主持下，经过该项目组科技人员的共同努力，掺Yb双包层光纤激光器获得的激光输出功率已超过50W。
   双包层光纤激光器同常规激光系统相比，其在散热、光束质量、效率、体积等方面具有显著优势，是高功率激光器向小型化、全固化和集成化发展的一个重要方向。采用掺Yb的双包层光纤实现高功率的1um左右的单模激光输出是目前人们研究的重点。最近，我所采用准直输出的大功率半导体激光器为泵浦源，通过特殊设计的泵浦耦合系统来泵浦D形内包层的双包层光纤，获得了50.3W的激光功率输出。
   所用泵浦源为准直输出的大功率LD模块，其输出约为72mm×24mm的长方形准直光束，中心波长约在975nm。双包层光纤为D形内包层（350/400um）的掺Yb3+石英光纤，内包层数值孔径为0.37，掺Yb3+纤芯直径约12μm，数值孔径约为0.15，掺杂浓度为6500molppm，光纤长度约为39m。通过特殊设计的非球面耦合透镜系统，将泵浦源模块的输出直接泵浦双包层光纤。泵浦光聚焦光斑在数值孔径和光斑大小上均略小于内包层的相应参数，从而高能泵浦光可以直接耦合入双包层光纤。实验采用典型的F-P腔结构，光纤的泵浦端面有一双色片（975nm,T~90%, 1060nm-1150nm,R>99.8%）作为前腔镜，另一端直接以石英－空气界面为输出镜，通过一短焦距透镜将输出激光准直。
   实验中，当照射到双色片上的泵浦功率为2W时，光纤激光有激光输出，增大泵浦功率，激光输出功率随之增大，当入射泵浦功率为114W时，得到了50.3W的激光输出，光－光转换效率约为44.8%。通过光纤截断法，测量了泵浦光的入纤功率，得到相对于入纤功率斜率效率为69.1％的实验结果。
   在实验过程中，科技人员将光纤直接盘在直径32cm的塑料圆盘上，置于室温下，仅仅依靠光纤本身自然散热，所测得的激光输出功率和泵浦功率成很好的线性关系，光纤本身也没有观测到明显的热问题，这说明通过提高泵浦功率或改进耦合系统，采用此种光纤还可以进一步提高激光输出功率。（先进激光技术与应用系统实验室供稿）

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