用于微弱信号放大的高性能窄线宽纳秒脉冲光纤放大器

戚刚; 熊水东; 梁迅; 林惠祖

用于微弱信号放大的高性能窄线宽纳秒脉冲光纤放大器

1.
国防科技大学光电科学与工程学院,湖南长沙 410073;
2.
国防科技大学理学院,湖南长沙 410073

详细信息

作者简介:
戚刚(1991-),男,硕士生,主要从事光纤传感技术方面的研究。Email:x_iao_q_i@163.com

中图分类号: TN253

High-performance and narrow line-width nanosecond pulse laser amplifier for weak signal

1.
College of Optic-electric Science and Engineering,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China;
2.
College of Science,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China

摘要: 搭建了一台主振荡功率放大(MOPA)结构的单模线偏振窄线宽纳秒脉冲全光纤放大器,理论仿真和实验结果较为吻合。通过声光调制器(AOM)对连续单频1 064 nm激光进行调制,获得了重复频率50 kHz、平均功率25 W的脉冲激光,作为放大器的种子源。对预放大过程中非线性效应、放大自发辐射、自激振荡及泵浦饱和问题进行了仿真分析。随后对种子光进行功率放大,通过光纤内参数的有效优化,进一步抑制了自激振荡,提升了弱信号的放大倍率。实验实现了脉冲宽度64 ns、平均功率75 mW的脉冲激光输出。最后,对亚毫瓦弱信号放大器中决定系统性能的关键因素进行了总结。
- 光纤激光器 /
- 主振荡功率放大 /
- 放大自发辐射
Abstract: A single mode, linearly polarized, narrow line-width, nanosecond pulsed fiber laser in master oscillator power amplifier(MOPA) configuration was demonstrated and the experimental results agreed with the theory. A single-frequency continuous wave laser operating at 1 064 nm was modulated by an acousto-optic modulator(AOM) to obtain pulses as the seed of the master amplifier. The repetition rate of the pulsed seed was 50 kHz and the average power was 25 W. In the pre-amplification stage, the effect of nonlinear effect, amplified spontaneous emission(ASE), parasitic lasing and pump saturation were analyzed by simulation. By optimizing the parameters of the MOPA system, the parasitic lasing was suppressed and the enlargement factor was increased effectively. In the experiment, the laser with pulse width of 64 ns and average power of 75 mW was achieved. Finally, the key factors that affect the performance of the sub-milli-watt weak signal amplifier were discussed.
- fiber laser /
- master oscillator power amplifier /
- amplified spontaneous emission

[1]	Lei Z, Cui S, Chi L, et al. 170 W, single-frequency, single-mode, linearly-polarized, Yb-doped all-fiber amplifier[J]. Optics Express, 2013, 21(5): 5456-5462.
[2]	Jeong Y, Nilsson J, Sahu J K, et al. Power scaling of single-frequency ytterbium-doped fiber master-oscillator power-amplifier sources up to 500 W[J]. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 2007, 13(3): 546-551.
[3]	Theeg T, Sayinc H, Neumann J, et al. All-fiber counter-propagation pumped single frequency amplifier stage with 300 W output power[J]. IEEE Photonics Technology Letters, 2012, 24(20): 1864-1867.
[4]	Wang X L, Zhou P, Xiao H, et al. 310 W single-frequency all-fiber laser in master oscillator power amplification configuration[J]. Laser Physics Letters, 2012, 9(8): 591-595.
[5]	Clint Z, Christopher V, Iyad D. Pump-limited, 203 W, single-frequency monolithic fiber amplifier based on laser gain competition[J]. Optics Letters, 2011, 36(5): 618-20.
[6]	Paschotta R, Nilsson J, Tropper A C, et al. Ytterbium-doped fibre amplifiers[J]. IEEE Journal of Quantum Electronics, 1997, 33(7): 1049-1056.
[7]	Su R T, Wang X L, Zhou P, et al. All-fiberized master oscillator power amplifier structured narrow-linewidth nanosecond pulsed laser with 505 W average power[J]. Laser Physics Letters, 2013, 10(1):34-41.
[8]	Shen Qihao, Wu Bo, Zhou Dingfu, et al. Amplified spontaneous emission of Yb3+-doped fiber laser based on MOPA[J]. Laser Optoelectronics Progress, 2013, 07: 56-61. (in Chinese)
[9]	Han Q, Ning J P, Zhou L, et al. Impact of ASE on high power Er/Yb co-doped fiber pulse amplifiers[J]. Laser Technology, 2009, 33(5): 541-544.

[1]	付敏, 李智贤, 王泽锋, 陈子伦. 高光束质量3×1光纤功率合束器的研制 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20210354-1-20210354-7. doi: 10.3788/IRLA20210354
[2]	侯玉斌, 卢向文, 张倩, 王璞. 应用于下一代引力波探测器的超低噪声2 μm高功率单频光纤激光器（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(6): 20220400-1-20220400-7. doi: 10.3788/IRLA20220400
[3]	李炳阳, 于永吉, 王子健, 王宇恒, 姚晓岱, 赵锐, 金光勇. 窄线宽1064 nm掺镱光纤激光器泵浦MgO:PPLN中红外光学参量振荡器研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(9): 20210898-1-20210898-6. doi: 10.3788/IRLA20210898
[4]	史伟, 付士杰, 盛泉, 史朝督, 张钧翔, 张露, 姚建铨. 高性能单频光纤激光器研究进展：2017-2021（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(1): 20210905-1-20210905-14. doi: 10.3788/IRLA20210905
[5]	方迦南, 郭政儒, 闫明, 黄坤, 曾和平. 同步脉冲诱导的高功率中红外差频产生技术（特邀） . 红外与激光工程, 2021, 50(8): 20210314-1-20210314-9. doi: 10.3788/IRLA20210314
[6]	张昆, 周寿桓, 李尧, 张利明, 余洋, 张浩彬, 朱辰, 张大勇, 赵鸿. 142 W高峰值功率窄线宽线偏振脉冲光纤激光器 . 红外与激光工程, 2020, 49(4): 0405003-0405003-6. doi: 10.3788/IRLA202049.0405003
[7]	盛泉, 司汉英, 安建民, 张海伟, 张钧翔, 丁宇, 李升才, 史伟, 姚建铨. 高功率光纤激光器反向光放大和损伤特性数值分析 . 红外与激光工程, 2020, 49(10): 20200009-1-20200009-7. doi: 10.3788/IRLA20200009
[8]	盛泉, 司汉英, 张海伟, 张钧翔, 丁宇, 史伟, 姚建铨. 高功率光纤激光器反向光放大和损伤特性数值分析 . 红外与激光工程, 2020, 49(): 1-6.
[9]	张利明, 鄢楚平, 冯进军, 张昆, 张浩彬, 朱辰, 张大勇, 赵鸿, 陈念江, 李尧, 郝金坪, 王雄飞, 何晓彤, 周寿桓. 180 W单频全光纤激光器 . 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1105001-1105001(9). doi: 10.3788/IRLA201847.1105001
[10]	程雪, 王建立, 刘昌华. 高能光纤激光器光束合成技术 . 红外与激光工程, 2018, 47(1): 103011-0103011(11). doi: 10.3788/IRLA201847.0103011
[11]	张伟, 吴闻迪, 余婷, 孟佳, 杨中国, 陈晓龙, 刘超铭, 叶锡生. 高功率窄谱宽1 915 nm掺铥光纤激光器研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(5): 505001-0505001(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0505001
[12]	曾江辉, 张培晴, 张倩, 李杏, 许银生, 王训四, 戴世勋. 啁啾光纤光栅在硫系光纤激光器中的色散补偿 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1005007-1005007(7). doi: 10.3788/IRLA201758.1005007
[13]	史伟, 房强, 李锦辉, 付士杰, 李鑫, 盛泉, 姚建铨. 激光雷达用高性能光纤激光器 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 802001-0802001(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0802001
[14]	董繁龙, 赵方舟, 葛廷武, 王智勇. 光纤弯曲对掺镱光纤激光器光束质量的影响 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3565-3569.
[15]	葛颜绮, 罗娇林, 张书敏, 唐定远, 沈德元, 赵鹭明. 被动锁模光纤激光器中增益支配孤子的腔至峰值功率钳位效应 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3533-3539.
[16]	于峰, 孙畅, 高静, 匡鸿深, 张晶, 高鹏坤, 葛廷武, 王智勇. 全光纤结构超短脉冲超连续谱的产生及其特性研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3555-3558.
[17]	匡鸿深, 赵方舟, 高静, 葛廷武, 王智勇. 高功率光纤激光器中自相位调制的实验研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 2849-2853.
[18]	左林, 杨爱英, 赖俊森, 孙雨南. 非线性偏振旋转锁模光纤激光器数值模型 . 红外与激光工程, 2013, 42(1): 57-62.
[19]	方秀丽, 童峥嵘, 曹晔, 杨秀峰. 采用F-P光纤环滤波器的窄线宽环形腔光纤激光器 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 329-333.
[20]	龚智群, 王小林, 曹涧秋, 郭少锋, 江厚满. 国产高功率光纤泵浦合束器特性研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(10): 2658-2662.

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1. 国防科技大学光电科学与工程学院,湖南长沙 410073;

2. 国防科技大学理学院,湖南长沙 410073

作者简介:
戚刚(1991-),男,硕士生,主要从事光纤传感技术方面的研究。Email:x_iao_q_i@163.com

English Abstract

High-performance and narrow line-width nanosecond pulse laser amplifier for weak signal

1. College of Optic-electric Science and Engineering,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China;

2. College of Science,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China

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作者简介: 戚刚(1991-),男,硕士生,主要从事光纤传感技术方面的研究。Email:x_iao_q_i@163.com

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用于微弱信号放大的高性能窄线宽纳秒脉冲光纤放大器

1. 国防科技大学 光电科学与工程学院,湖南 长沙 410073; 2. 国防科技大学 理学院,湖南 长沙 410073

作者简介: 戚刚(1991-),男,硕士生,主要从事光纤传感技术方面的研究。Email:x_iao_q_i@163.com

English Abstract

High-performance and narrow line-width nanosecond pulse laser amplifier for weak signal

1. College of Optic-electric Science and Engineering,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China; 2. College of Science,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China

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戚刚(1991-),男,硕士生,主要从事光纤传感技术方面的研究。Email:x_iao_q_i@163.com

1. 国防科技大学光电科学与工程学院,湖南长沙 410073;

2. 国防科技大学理学院,湖南长沙 410073

作者简介:
戚刚(1991-),男,硕士生,主要从事光纤传感技术方面的研究。Email:x_iao_q_i@163.com

1. College of Optic-electric Science and Engineering,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China;

2. College of Science,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China