組會(huì)文獻(xiàn)報(bào)告講解材料

Frequencydoublingofnarrow-linewidthpulsedfiberlaser

Name:JianpingDengNo.:2012205642013.4.5

本文中，作者使用全光纖調(diào)Q的方法，通過單級(jí)放大獲得1080nm的激光，該激光具有窄線寬脈沖、線性偏振、51KHZ的重復(fù)頻率、50ns的脈寬以及14W的最高平均輸出功率?；谝陨蠈?shí)驗(yàn)，在一個(gè)窄線寬脈沖激光器的外腔單通道中采用非臨界相位匹配KTP晶體（磷酸氧鈦鉀晶體）以獲得540nm的綠色源輸出頻率3.5W和相對(duì)光光轉(zhuǎn)換效率為27.3%。

在輸出準(zhǔn)直后，種子激光首先通過一個(gè)偏振無關(guān)隔離器防止放大器的反射光。然后，使用格蘭泰勒棱鏡偏光鏡在1.4-w產(chǎn)生直線偏振激光輸出。最后，通過非球面透鏡耦合進(jìn)入光纖放大器的核心。激光進(jìn)入光纖放大器的最高平均功率大于1.2W，而種子源進(jìn)入核心的功率約為350毫瓦。功率放大器是一個(gè)8米長(zhǎng)的（PM）光纖，其中內(nèi)包層直徑400微米Na0.46，纖芯直徑20微米Na為0.06。該光纖在975nm處有1.65dB/m的吸收值。由于Na0.46的包層，瑞利焦點(diǎn)太小，會(huì)損害KTP晶體。此外，過濾泵光設(shè)備應(yīng)放置在有源光纖的輸出端的熔點(diǎn)處。為了防止功率被反射回纖芯，同時(shí)為了避免損傷輸出端，因此對(duì)一個(gè)1.8-mm長(zhǎng)的純硅端蓋拋光8度。為了保持種子光的偏振方向和光纖放大器的慢軸一致的因子，添加一塊

λ/2的波片。放大器的泵浦光通過歷時(shí)鏡，然后通過一個(gè)非球面透鏡耦合進(jìn)入光纖放大器內(nèi)包層。

倍頻系統(tǒng)采用一個(gè)1080nm脈沖激光作為基頻光，先通過12.56mm焦距的短焦距鏡頭，然后通過焦距87毫米的透鏡。激光聚焦在KTP晶體的中心。使用溫度控制器，KTP精確控制溫度以滿足相位匹配條件。分色鏡是用來分開基頻光和540nm激光輸出的殘余光。

圖2顯示了隨泵浦功率變化的1080nm激光輸出的功率極限。上述實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)獲得重復(fù)頻率為51khz、最高放大功率為14W的激光輸出。當(dāng)泵浦功率為28.6W，光光轉(zhuǎn)換效率達(dá)50%。圖3說明0.02nm分辨率的激光放大光譜。FWHM小于0.12nm仍可以保持窄線寬。顯然，放大過程有效禁止了放大的自發(fā)輻射（ASE）和SBS的影響。

圖4顯示重復(fù)頻率為51千赫的種子源和放大激光的脈沖形狀之間的比較。放大后的脈沖比種子略窄的脈沖，而脈沖包絡(luò)的半峰全寬為50ns。在調(diào)Q中的分裂脈沖是由常在調(diào)Q光纖激光器中發(fā)生的種子激光的自鎖模效應(yīng)引起，放大脈沖和種子脈沖的形狀有許多相同的毛刺。放大脈沖串的重復(fù)頻率為51千赫。圖4中的插圖顯示脈沖穩(wěn)定，浮動(dòng)在10%內(nèi)。此外，旋轉(zhuǎn)λ/2波片使種子輸出偏振方向和快軸（或慢軸）的放大光纖一致，保持放大光良好的偏振特性。對(duì)放大脈沖激光的偏振消光比的測(cè)量超過13分貝。在傳統(tǒng)的非線性晶體和其他潛在的晶體的選擇相比，KTP晶體具有高度有效的非線性特征，巨大的接受角，不潮解，高導(dǎo)熱性，和機(jī)械性能穩(wěn)定。特別是在室溫下，光束在θ=90，φ=0的入射角，二次諧波波長(zhǎng)應(yīng)約1077nm。當(dāng)被α切斷的KTP晶體（θ=90，φ=0）被加熱到一定溫度，1079.6nm光波可以實(shí)現(xiàn)II型NCPM。因此光束走離效應(yīng)是完全可以解決的。試驗(yàn)允許使用被α切斷的KTP晶體（θ=90，φ=0），使一個(gè)1080nm激光通過調(diào)節(jié)溫度實(shí)現(xiàn)II型匹配二次諧波產(chǎn)生.圖5顯示的基頻光功率的關(guān)系曲線與540nm的激光功率的變化。根據(jù)圖表所示，當(dāng)入射基頻光功率為12.8W，最高3.5W綠色光輸出可與相應(yīng)的光光轉(zhuǎn)換效率得到27.3%。在實(shí)驗(yàn)中，在較寬的溫度范圍內(nèi)存在倍頻輸出（~30℃）。然而，在約83℃達(dá)到最高頻率轉(zhuǎn)換效率（見圖5插圖）。因此，通過控制實(shí)驗(yàn)爐溫度使晶體的溫度控制在83±C內(nèi)。

本文采用窄線寬脈沖種子源和摻Y(jié)b3+雙包層光纖偏振獲得，使用單級(jí)主振蕩器功率放大器配置。其平均功率14W，重復(fù)頻率為51kHz，窄線寬（FWHM小于0.12nm）一個(gè)50ns的脈沖寬度。此外，還有1080nm的線