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RSS2020年 32卷 第12期
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2020, 32: 121002.
doi: 10.11884/HPLPB202032.200240
2020, 32: 121007.
doi: 10.11884/HPLPB202032.200203
2020, 32: 121009.
doi: 10.11884/HPLPB202032.200185
2020, 32: 121001.
doi: 10.11884/HPLPB202032.200186
摘要:
以波长拓展为主线介绍了单频光纤振荡器的研究进展，以功率提升为主线介绍了单频连续光纤放大器的发展现状，以产生窄线宽种子源的方法为依据总结了1 μm波段高功率窄线宽连续光纤激光器的国内外研究成果。分析当前高功率单频光纤激光器和高功率窄线宽光纤激光器的发展趋势和面临的主要挑战，梳理并讨论高功率窄线宽光纤激光的关键技术，并基于当前高功率窄线宽光纤激光器的发展现状介绍其在各领域的应用价值。
以波长拓展为主线介绍了单频光纤振荡器的研究进展，以功率提升为主线介绍了单频连续光纤放大器的发展现状，以产生窄线宽种子源的方法为依据总结了1 μm波段高功率窄线宽连续光纤激光器的国内外研究成果。分析当前高功率单频光纤激光器和高功率窄线宽光纤激光器的发展趋势和面临的主要挑战，梳理并讨论高功率窄线宽光纤激光的关键技术，并基于当前高功率窄线宽光纤激光器的发展现状介绍其在各领域的应用价值。
2020, 32: 121002.
doi: 10.11884/HPLPB202032.200240
摘要:
受热效应、光学损伤与非线性效应等因素的限制，单纤的功率提高困难。因此通过光学元件将多束激光进行合束的光束合成技术应运而生。光谱合束方案具有结构简单，合束光束质量好等优点，逐渐成为了合束技术发展的主流。简要介绍了光纤激光光谱合束的几种常见合束方案，对比分析了几种合束技术的优缺点。对光谱合束中存在的光栅热畸变问题，从理论研究和实验研究两个方面进行了针对性的分析与讨论，并对光谱合束未来的发展趋势进行了展望。
受热效应、光学损伤与非线性效应等因素的限制，单纤的功率提高困难。因此通过光学元件将多束激光进行合束的光束合成技术应运而生。光谱合束方案具有结构简单，合束光束质量好等优点，逐渐成为了合束技术发展的主流。简要介绍了光纤激光光谱合束的几种常见合束方案，对比分析了几种合束技术的优缺点。对光谱合束中存在的光栅热畸变问题，从理论研究和实验研究两个方面进行了针对性的分析与讨论，并对光谱合束未来的发展趋势进行了展望。
2020, 32: 121003.
doi: 10.11884/HPLPB202032.200180
摘要:
2010年模式不稳定现象首次报道，开启了光纤激光与废热的斗争史。回顾了10年来模式不稳定现象的研究进展，概述了光纤激光模式不稳定物理表征、基本原理、理论研究、影响因素和抑制策略等，介绍了高功率光纤激光在模式不稳定抑制方面取得的最新成果，展望了高功率光纤激光模式不稳定研究的未来发展，对光纤激光模式不稳定未来可能的研究方向进行了展望。
2010年模式不稳定现象首次报道，开启了光纤激光与废热的斗争史。回顾了10年来模式不稳定现象的研究进展，概述了光纤激光模式不稳定物理表征、基本原理、理论研究、影响因素和抑制策略等，介绍了高功率光纤激光在模式不稳定抑制方面取得的最新成果，展望了高功率光纤激光模式不稳定研究的未来发展，对光纤激光模式不稳定未来可能的研究方向进行了展望。
2020, 32: 121004.
doi: 10.11884/HPLPB202032.200144
摘要:
近年来，光纤激光器得到了快速发展，且逐步应用于多个领域，功率的进一步提升仍然是光纤激光器的研究热点，光束合成是实现功率提升的重要手段，光束合成要求子光束为窄线宽光纤激光器，因此窄线宽光纤激光器的研究对光束合成功率的提升有重要意义。本文对窄线宽高功率光纤激光器的发展和研究现状进行了详细的介绍，并基于目前的研究现状分析了其发展的主要限制因素，并展望了未来的发展趋势。
近年来，光纤激光器得到了快速发展，且逐步应用于多个领域，功率的进一步提升仍然是光纤激光器的研究热点，光束合成是实现功率提升的重要手段，光束合成要求子光束为窄线宽光纤激光器，因此窄线宽光纤激光器的研究对光束合成功率的提升有重要意义。本文对窄线宽高功率光纤激光器的发展和研究现状进行了详细的介绍，并基于目前的研究现状分析了其发展的主要限制因素，并展望了未来的发展趋势。
2020, 32: 121005.
doi: 10.11884/HPLPB202032.200210
摘要:
窄带耗散孤子锁模光纤激光器可以产生接近变换限制的皮秒脉冲，但受非线性相移的限制，输出脉冲重复频率不能通过增加腔长来降低，脉冲能量仅在0.1 nJ以下，严重制约着这类皮秒脉冲的实际应用。提出一种通过耦合器抽取腔内脉冲能量、抑制腔内非线性相移积累，进而允许增加腔长来降低窄带耗散孤子皮秒光纤激光脉冲重复频率的方法。运用该方法，成功地将激光器重复频率由35.2 MHz降低到了1.77 MHz，且脉冲时频特性保持不变。提出了一种基于级间FBG陷波滤波的抑制皮秒脉冲光纤放大中光谱展宽的方法。通过简单地使用级间陷波滤波器，既可窄化第一级光纤放大器后的输出脉冲谱宽，允许采用第二级光纤放大器进一步提升脉冲能量，而且，还可将脉冲重塑为近高斯形，利用高斯脉冲光谱展宽斜率小的特点，允许第二级光纤放大器将脉冲能量提升得更高。利用该方法，在RMS（均方值）谱宽保持0.4 nm以内的前提下，10 ps脉冲经标准单模光纤放大器后，能量可由0.2 nJ可提升到10 nJ以上。
窄带耗散孤子锁模光纤激光器可以产生接近变换限制的皮秒脉冲，但受非线性相移的限制，输出脉冲重复频率不能通过增加腔长来降低，脉冲能量仅在0.1 nJ以下，严重制约着这类皮秒脉冲的实际应用。提出一种通过耦合器抽取腔内脉冲能量、抑制腔内非线性相移积累，进而允许增加腔长来降低窄带耗散孤子皮秒光纤激光脉冲重复频率的方法。运用该方法，成功地将激光器重复频率由35.2 MHz降低到了1.77 MHz，且脉冲时频特性保持不变。提出了一种基于级间FBG陷波滤波的抑制皮秒脉冲光纤放大中光谱展宽的方法。通过简单地使用级间陷波滤波器，既可窄化第一级光纤放大器后的输出脉冲谱宽，允许采用第二级光纤放大器进一步提升脉冲能量，而且，还可将脉冲重塑为近高斯形，利用高斯脉冲光谱展宽斜率小的特点，允许第二级光纤放大器将脉冲能量提升得更高。利用该方法，在RMS（均方值）谱宽保持0.4 nm以内的前提下，10 ps脉冲经标准单模光纤放大器后，能量可由0.2 nJ可提升到10 nJ以上。
2020, 32: 121006.
doi: 10.11884/HPLPB202032.200192
摘要:
分析了基于锥面衍射的双光栅光谱合成系统的可行性，设计了激光入射角为Littrow角附近的双多层介质膜（MLD）光栅光谱合成系统，开展了两路合成实验。当入射极角等于自准直入射角，入射方位角为6°时，光栅衍射效率近似等于光束自准直入射时的衍射效率。基于锥面衍射原理，对中心波长为1050.24 nm和1064.33 nm的两束光纤激光子束进行合成，入射极角为43.99°，测得合成效率为92.9%，较基于非锥面衍射的双光栅光谱合成系统的合成效率提高了8.8%；测得合成光斑光束质量Mx2＝1.204，My2＝1.467，与基于非锥面衍射的双光栅光谱合成系统输出光斑光束质量基本一致。
分析了基于锥面衍射的双光栅光谱合成系统的可行性，设计了激光入射角为Littrow角附近的双多层介质膜（MLD）光栅光谱合成系统，开展了两路合成实验。当入射极角等于自准直入射角，入射方位角为6°时，光栅衍射效率近似等于光束自准直入射时的衍射效率。基于锥面衍射原理，对中心波长为1050.24 nm和1064.33 nm的两束光纤激光子束进行合成，入射极角为43.99°，测得合成效率为92.9%，较基于非锥面衍射的双光栅光谱合成系统的合成效率提高了8.8%；测得合成光斑光束质量Mx2＝1.204，My2＝1.467，与基于非锥面衍射的双光栅光谱合成系统输出光斑光束质量基本一致。
2020, 32: 121007.
doi: 10.11884/HPLPB202032.200203
摘要:
高功率强激光与物质相互作用蕴藏着丰富的非线性效应，激光聚变驱动器的光束具有高度相干性，它在光束传输过程中极大地凸显了这种效应，并不可避免地制约着激光功率的提升和激光能量的有效利用。回顾激光聚变驱动器的发展史，在提升激光输出能力的主线外，还存在一条与光束相干性做斗争的暗线贯穿其中。以激光与物质相互作用为牵引，从高功率强激光传输中非线性效应抑制和激光等离子体相互作用的抑制两方面回顾了激光聚变驱动器光束相干性的控制现状，并针对潜在需求，展望了未来高功率激光发展的创新技术。
高功率强激光与物质相互作用蕴藏着丰富的非线性效应，激光聚变驱动器的光束具有高度相干性，它在光束传输过程中极大地凸显了这种效应，并不可避免地制约着激光功率的提升和激光能量的有效利用。回顾激光聚变驱动器的发展史，在提升激光输出能力的主线外，还存在一条与光束相干性做斗争的暗线贯穿其中。以激光与物质相互作用为牵引，从高功率强激光传输中非线性效应抑制和激光等离子体相互作用的抑制两方面回顾了激光聚变驱动器光束相干性的控制现状，并针对潜在需求，展望了未来高功率激光发展的创新技术。
2020, 32: 121008.
doi: 10.11884/HPLPB202032.200191
摘要:
对多种全固态激光中的光谱合成技术进行了探讨和研究，包括光纤激光、Yb:YAG板条激光和半导体激光。对于光纤激光，探讨了基于单个多层介质膜（MLD）光栅、一对MLD光栅、多个体布拉格光栅三种衍射光学元件的光谱合成技术中色散造成的光束质量退化问题，指出子束光谱线型的二阶矩全宽决定了光束质量的退化量，但所允许的光谱宽度又依赖于具体的技术选择途径。进而比较了三种光谱合成方案的优缺点。对于固体激光，实验演示了基于Yb:YAG晶体的板条激光实现光谱合成的原理可行性。通过设计一个基于MLD光栅的振荡器内的光谱合成装置，实现了7束子激光最高241 W的光谱合成输出，合成后光束质量β因子约4.1，表明大功率Yb:YAG板条激光具有通过光谱合束技术实现功率进一步提升的潜力。对于半导体激光，提出并设计了大模场外腔半导体激光+快轴光谱合成的技术。实验演示了9个1 mm宽LD芯片沿快轴方向的光谱合成，用β因子评价合成后的光束质量，在慢轴方向β≈6.3，在快轴方向β≈1.6，表明快轴光谱合成造成的光束质量退化是完全可控的。
对多种全固态激光中的光谱合成技术进行了探讨和研究，包括光纤激光、Yb:YAG板条激光和半导体激光。对于光纤激光，探讨了基于单个多层介质膜（MLD）光栅、一对MLD光栅、多个体布拉格光栅三种衍射光学元件的光谱合成技术中色散造成的光束质量退化问题，指出子束光谱线型的二阶矩全宽决定了光束质量的退化量，但所允许的光谱宽度又依赖于具体的技术选择途径。进而比较了三种光谱合成方案的优缺点。对于固体激光，实验演示了基于Yb:YAG晶体的板条激光实现光谱合成的原理可行性。通过设计一个基于MLD光栅的振荡器内的光谱合成装置，实现了7束子激光最高241 W的光谱合成输出，合成后光束质量β因子约4.1，表明大功率Yb:YAG板条激光具有通过光谱合束技术实现功率进一步提升的潜力。对于半导体激光，提出并设计了大模场外腔半导体激光+快轴光谱合成的技术。实验演示了9个1 mm宽LD芯片沿快轴方向的光谱合成，用β因子评价合成后的光束质量，在慢轴方向β≈6.3，在快轴方向β≈1.6，表明快轴光谱合成造成的光束质量退化是完全可控的。
2020, 32: 121009.
doi: 10.11884/HPLPB202032.200185
摘要:
报道了高效紧凑室温Yb:YAG板条全固态激光研究进展。建立了室温Yb板条激光动力学模型，分析了泵浦激光通量和注入激光亮度与光光效率的关系，以及板条边缘效应抑制方法。实验获得了输出功率22.3 kW、光光效率36%和光束质量优于2.4倍衍射极限的激光输出，为更高功率的Yb板条激光关键技术研究及开发小型化、轻量化、实用化的高功率激光器奠定了基础。
报道了高效紧凑室温Yb:YAG板条全固态激光研究进展。建立了室温Yb板条激光动力学模型，分析了泵浦激光通量和注入激光亮度与光光效率的关系，以及板条边缘效应抑制方法。实验获得了输出功率22.3 kW、光光效率36%和光束质量优于2.4倍衍射极限的激光输出，为更高功率的Yb板条激光关键技术研究及开发小型化、轻量化、实用化的高功率激光器奠定了基础。
2020, 32: 121010.
doi: 10.11884/HPLPB202032.200236
摘要:
高功率半导体激光器是固体激光器和光纤激光器的主要泵浦源。激光泵浦源性能的大幅提升直接促进了固体激光器、光纤激光器等激光器的发展。主要介绍了8xx nm和9xx nm系列半导体激光泵浦源的最新研究进展，8xx nm单管输出功率已达18.8 W@95 µm，巴条输出功率已达1.8 kW（QCW），9xx nm单管输出功率已达35 W@100 µm，巴条输出功率已达1.98 kW（QCW）。谱宽<1 nm的窄谱宽半导体激光器输出功率可达14 W。展望了未来半导体激光器泵浦源的发展趋势。
高功率半导体激光器是固体激光器和光纤激光器的主要泵浦源。激光泵浦源性能的大幅提升直接促进了固体激光器、光纤激光器等激光器的发展。主要介绍了8xx nm和9xx nm系列半导体激光泵浦源的最新研究进展，8xx nm单管输出功率已达18.8 W@95 µm，巴条输出功率已达1.8 kW（QCW），9xx nm单管输出功率已达35 W@100 µm，巴条输出功率已达1.98 kW（QCW）。谱宽<1 nm的窄谱宽半导体激光器输出功率可达14 W。展望了未来半导体激光器泵浦源的发展趋势。
2020, 32: 121011.
doi: 10.11884/HPLPB202032.200209
摘要:
概述了中国电子科技集团公司第十一研究所（又称华北光电技术研究所，简称中国电科十一所）自1964年以来在固体激光技术领域的研究工作，前三十年，助力我国“两弹一星”事业，奠定激光增益晶体自主可控基石，此后的发展，激光材料研究逐步聚焦，投身产业发展，激光器件细分领域广泛涉足，激光应用重点突破。择要介绍了中国电科十一所完成的重点工程情况，重要的技术突破，开拓过的专业方向，现在的行业地位，探讨了中国电科十一所未来激光技术发展的可能方向。
概述了中国电子科技集团公司第十一研究所（又称华北光电技术研究所，简称中国电科十一所）自1964年以来在固体激光技术领域的研究工作，前三十年，助力我国“两弹一星”事业，奠定激光增益晶体自主可控基石，此后的发展，激光材料研究逐步聚焦，投身产业发展，激光器件细分领域广泛涉足，激光应用重点突破。择要介绍了中国电科十一所完成的重点工程情况，重要的技术突破，开拓过的专业方向，现在的行业地位，探讨了中国电科十一所未来激光技术发展的可能方向。
