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光纖激光器

高功率光纖激光器實現相幹耦合輸出

星之球激光 來源:新特光電2011-11-08 我要評論(0 )   

多個(ge) 高功率光纖激光器組成的激光列陣具有實現幾萬(wan) 甚至幾十萬(wan) 瓦的功率輸出的潛力,從(cong) 而提供了意義(yi) 十分重大的軍(jun) 事用途。實際上,高功率光纖激光器作為(wei) 激光武器在美國、德...

       多個(ge) 高功率光纖激光器組成的激光列陣具有實現幾萬(wan) 甚至幾十萬(wan) 瓦的功率輸出的潛力,從(cong) 而提供了意義(yi) 十分重大的軍(jun) 事用途。實際上,高功率光纖激光器作為(wei) 激光武器在美國、德國等西方發達國家業(ye) 已浮出水麵,並且都在緊鑼密鼓地測試實驗。在美國新墨西哥州Albuquerque 市管製能量專(zhuan) 業(ye) 學會(hui) (DEPS)主辦的梅固體(ti) 和半導體(ti) 激光技術審驗室裏,由來自Northrop Grumman 航空技術研究所的研究人員對由7個(ge) 高功率光纖激光器組成的基於(yu) 多個(ge) 摻鐿保偏單模光纖放大器的激光器陣列示範了該所取得的重大突破。這個(ge) 單個(ge) 輸出155W 的光纖激光器曾經是相幹激光耦合的記錄,並且應該能夠很快取得更大的突破。
       本次示範的前期工作得到了美國空軍(jun) 的全力支助,有美國國防部高能合作技術辦公室讚助,同時洛杉磯的Northrop Grumman 也分擔了部分成本費用。該計劃有美國政府和軍(jun) 方共同籌劃,致力於(yu) 發展基於(yu) 如固態板條式Nd:YAG 激光器和光纖激光器等技術的軍(jun) 事應用。固態激光器已成為(wei) 化學激光器在戰場上的優(you) 秀備選方案,廣泛應用於(yu) 導彈防禦、軍(jun) 艦護航、目標射擊和攻擊地麵目標。而作為(wei) 目前世界上最先進的固態激光器―光纖激光器具有無以倫(lun) 比的獨特優(you) 勢:更高的轉換效率、更簡單的射擊和後勤支持、優(you) 秀的光束質量及更大的散熱麵積,從(cong) 而成為(wei) 現代激光武器的發展主流和未來戰場的無敵殺手。
        由Michael Wickham 負責的Northrop Grumman 示範研究組研製了一個(ge) 基於(yu) 厚重平行原理設計的實現裝置。主振蕩期(MO)是一個(ge) 帶有被調製的驅動電流的分布反饋激光器,該激光器能夠發出一束光譜極寬的激光來那些影響輸出功率的受激布裏淵散射和四波混頻寄生的非線性效應。主振蕩器發出的激光被分成8路:1路為(wei) 參考臂,另外7路為(wei) 放大信號臂。
        參考臂在一個(ge) 聲光布拉格晶格裏產(chan) 生了頻移,然後每個(ge) 信號臂的采樣於(yu) 參考光束進行幹涉,產(chan) 生一個(ge) 外差拍狀跳動波形用來測量相對參考臂的相位。每個(ge) 臂的相位均通過一個(ge) 控製電壓調節成獨立的铌酸鋰波導相位調節器。在功率放大器之前,兩(liang) 套前置輸出3W 以上的功率,然後通過光纖輸出端,泵浦光被注射到功率放大器中,最後每束信號輸出光被引導到一個(ge) 輸出列陣和修正相位的棱鏡上。試驗中,隻有一個(ge) 信號臂的激光得到最優(you) 化,達到輸出50W 的最初設計目標。而整體(ti) 上實際得到的155W 功率隻是由於(yu) 受到了所能得到的光泵浦功率的限製。隨著更單元激光器的加入,應該不會(hui) 出現修正性能下降。
        “我們(men) 將在今年夏天或秋天把所有的7個(ge) 光纖激光器組件一起調好相位”,該研究組的Jackie Gish 主任如是說。他提到,研究組已經完成了4個(ge) 小功率光纖激光器的一起調相,實際上已經不存在技術障礙已經能確保成功完成該研究項目,並且在輸出總功率方麵沒有真正上限。她們(men) 下一步工作將是如何巴整套裝置做得更小。
         這些光纖激光器是基於(yu) Nufern 公司的摻鐿保偏雙包層光纖研製出來的由David Machewirth 領導的一個(ge) Nufern研究組也在該實驗室展示了他們(men) 的設計圖紙,略述了他們(men) 用於(yu) 激光耦合的大模場光纖的基本設計結構。該公司已經開發出了“熊貓”型光纖,其數值功率小到0.06,包層吸收效率超過3dB/m(976nm 波長),斜坡效率達到77%。光纖的大模場和保偏特性是克服非線性效應和實現激光高度耦合的至關(guan) 重要的要求。

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