中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)成立于1964年5月,是我国建立最早、规模最大的激光科学技术专业研究所。发展至今,已形成以探索现代光学重大基础及应用基础前沿、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究所。研究...
截至2023年12月,上海光机所在职职工1042人(其中高级专业技术人员530人),博士后114人。包括:两院院士7人(其中发展中国家科学院院士3人)、中国科学院外籍院士1人,国家重点研发计划首席科学家9位、国家重大专项副总设计师2人、国家重大专项总体专家组成员9人、全国创新争先奖状2人、何梁何利基金科学与技术进步奖1人、中国青年科技奖(特别奖)1人、国家杰出青年基金获得者7人、国家优秀青年基金获得者4人、1个团队连续获得2项国家基金委创新研究群体支持、国家特支计划领军人才入选者6人、国家特支计划青年拔尖人才入选者5人……
中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)是我国建立最早、规模最大的激光专业研究所,成立于1964年,现已发展成为以探索现代光学重大基础及应用基础前沿研究、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究所。重...
上海光机所国际合作工作始终围绕上海光机所的主责主业,以服务重大任务和国家需求为牵引,强化目标导向,注重内外集成协同,加强重大国际合作任务的谋划。坚持“战略布局,需求牵引,技术引领,合作共赢”的原则,基于科技部授予的国家国际科技合作基地及本单位学科技术优势,围绕“一带一路”国家倡议,深化拓展与发达国家实质性合作,夯实海外机构建设,积极培育和发起国际大科学计划,加强国际组织任职推荐,组织相关国际会议等,汇聚各类国际人才,建立以“平台-人才-项目-组织”合作模式,融入全球创新合作网络,助力上海光机所成为国际一流科研机构。上海光机所国际合作一直得到所领导的高度重视,历届所长亲自主管国际合作。1972年,上海光机所接待诺贝尔奖的美籍华裔科学家杨振宁,标志着我所第一次对外开放。2007年,被科技部首批授予“科技部国际科技合作基地”。2016年,科技部首次对全国2006-2008年间认定的113家国际合作基地进行了评估,上海光机所获评“优秀”。2021年,科技部首次对全国719家国际合作基地进行了评估,上海光机所持续获评“ 优秀”。王岐山副主席到上海光机所视察时,对上海光机所近几年取得的系列科技成果,以及重大国际合作项目“中以高功...
作为我国建立最早、规模最大的激光科学技术专业研究所,和首批上海市科普教育基地之一,中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)在致力于科技创新的同时,十分重视科普工作。多年来,上海光机所借助科研院所强大的科普资源优势,围绕光学与激光科学技术,积极开展公众开放日、科普讲座、科技课堂、科普作品创...
超强激光科学卓越创新简报
(第五百二十八期)
2024年6月28日
上海光机所在高功率掺铥光纤激光器光束质量预测与熔接质量提升方面取得进展
近期,中国科学院上海光学精密机械研究所空天激光技术与系统部、王之江激光创新中心研究团队在高功率掺铥光纤激光器光束质量预测研究与熔接质量提升方面取得进展。相关研究成果以“Beam quality prediction for Tm-doped fiber system based on finite-difference beam propagation method”和“Influence of pedestal fiber splice on Tm-doped fiber laser performance”为题分别发表于Physica Scripta和IEEE Photonics Journal。
波长处于1900~2100nm范围的高功率掺铥光纤激光器(TDFLs)在生物医疗、塑料加工、激光雷达、吸收光谱诊断、中红外激光泵浦源等领域具有广阔的应用前景。在高功率情况下,量子亏损所导致的热沉积会使得有源光纤内部出现较严重的热致折射率变化,从而影响输出光束的质量。如何平衡高功率掺铥光纤激光器众多设计参数、预测和改善激光输出性能、实现高光束质量的激光输出是一个亟待解决的问题。
本项工作中,针对具有复杂折射率和不同弯曲半径的有源光纤,研究人员通过有限差分光束传输法(FD-BPM)仿真模拟了给定参数激光器内部的光束传输情况,并根据最终输出光斑的轮廓预测给出了激光器的输出光束质量。将不同激光功率光束质量数值计算结果与典型实验研究结果进行对比发现,预测结果与实验结果的偏差小于10%,从而验证了所建立光束质量预测模型的准确性。
图1. 光束质量预测模型示意图
同时,通过数值模拟和实验探索,研究人员深入分析了含基座掺铥光纤熔接质量对激光器输出性能的影响,通过熔接参数仿真与熔接工艺优化,实现了功率202W的1940nm掺铥光纤激光高性能稳定输出:与初始的熔接参数相比,光光转换效率由39.6%提升至48.4%,光束质量由M2x=10.55、M2y=11.89提升至M2x=2.17、M2y=2.26。本研究为高功率、高光束质量TDFL的设计提供了理论指导。
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图2. 高功率掺铥光纤激光器装置结构图
图3. (a)熔接质量提升前后输出功率对比;(b)熔接质量提升前的光束质量;(c)熔接质量提升后的光束质量
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