37（设备）高功率脉冲光纤激光器的系列关键技术及其设备研究项目立项申报申请报告免费在线阅读

实现光纤激光器的优化设计配臵进步开展光纤激光器的应用试验与推广工作完成项目总结。

预期项目将在年底之前完成全部计划工作，并在年底之前完成项目验收。

七现有工作基础和条件。

项目申请单位具有长期开展光电子激光技术研究的研制工作基础，在光电子材料固体激光器光纤激光器光纤传感器研究等领域具有雄厚的技术实力，承担过国家省部级多项重要研究课题，近期开展的高功率脉冲光纤激光器已经实现平均功率的微米波段的光纤激光输出注其中作为功率放大的最后级的光纤放大器目前仍为自由空间耦合，尚未实现全光纤化，因此在稳定性与实用化程度上仍有较大困难，需要进步改进。

项目组在此基础上开展全光纤化的项目，已经充分认知抑止有害的非线性光学效应的产生。

在线偏振的高功率脉冲光纤激光器研制成功后，将代替现有的半导体激光器泵浦固体激光器实现高功率的紫外激光和中红外激光输出。

主要创新点高功率光纤激光器的研究是目前激光光电子器，其研制难度较随机偏振的脉冲光纤激光器大得多。

但以此作为激光泵源，可以实现高效的紫外激光输出和中红外激光输出。

技术关键拟采用大直径的保偏光纤实现高功率的线偏振输出，将采用种子源的脉冲形状预控制技术耦合器的散热条件及其对准技术开展深入的研究。

内容线偏振的实用化高功率脉冲光纤激光器的研制因为线偏振的高功率脉冲光纤激光器对种子源增益光纤和脉冲控制均有特殊的严格要求，同样功率的线偏振输出的光纤激光。

解决这问题的主要办法是全光纤化，将种子和放大级泵源和放大级之间的自由空间耦合改成光纤耦合的方式。

技术关键拟采用的泵浦耦合器实现信号泵浦与增益光纤的全光纤耦合。

将就芯模耦合条件泵浦的全光纤化技术高功率脉冲光纤激光器般采用主振放大器结构，但其最后级目前仍需要采用传统的自由空间耦合的方式工作，这使得光纤激光器易于受到外界条件的变化如振动温飘等因素的影响，其长期稳定性收到限制光纤激光的输出模式质量。

将就光纤帽的最佳成分配置光纤帽的最佳深度与融合技术开展深入的研究将就磷铝和特殊元素掺杂的最佳光纤组分及其对光黑化效应的抑止作用的最佳作用条件开展深入研究。

内容光纤激光器率的能力拟通过特殊的掺杂手段，提高光纤的抗光损伤能力，防止光纤黑化的产生。

并在此同时，采用提高包层的折射率来维持较低的数值孔径条件，使得光纤在具有较好的抗光损伤能力情况下，仍能保持单模工作特性，保证称为光致黑效应的解决，也是影响光纤激光长期稳定工作的重要因素。

技术关键拟通过在增益光纤端部表面设置光纤帽的方案，大幅降低光纤激光端部输出时的功率密度，提高其承受激光功究工作已经表明，光纤与空气的界面层是高功率光纤激光器中损伤阈值最低的部分，如何有效地保护光纤的端面是保证高功率的光纤激光器长期稳定工作的重要因素此外，增益光纤本身在高功率工作条件下的衰退问题，也即常功率脉冲光纤激光器工作时的非线性效应。

将就非线性效应产生的阈值条件损伤机制时阈与频阈的特征信号及抑止条件，开展深入的研究。

内容高功率增益光纤与空气界面的保护技术和增益光纤的防黑化技术前期的实验研喇曼散射和受激布里渊散射，这类非线性光学现象是导致光纤激光器损坏的重要原因。

技术关键拟通过优化种子激光设计，优化多级放大器的放大特性和隔离特性，优化种子光耦合条件和激光放大器的工作谱宽，有效地抑止高，采用多级放大的技术原理，实现短脉冲高功率的激光输出。

将就最佳的参数条件的获得开展深入的基础研究。

内容高功率光纤激光器中非线性光学现象的消除技术由于光纤激光器长度较大，非线性阈值较低，容易产生受激也就较大，这使得采用常规的调技术很难获得较短的脉冲宽度，因此影响输出激光的峰值功率，并进而影响加工效果。

技术关键拟采用主振放大结构的光纤激光器方案，利用短脉冲工作的小功率种子光纤激光器作为信号源目具体的研究内容和相应的技术关键阐述如下内容高功率光纤激光器的脉冲控制关键技术光纤激光器的激光脉宽和峰值功率水平是影响加工质量和加工效率的最为重要的因素。

由于光纤激光器般采用较长的光纤，因此腔长术关键及主要创新点。

本项目的主要研究内容为通过研究掌握实用化高功率脉冲光纤激光器研制过程中的系列关键技术，研制高性能的高功率脉冲光纤激光器，特别是线偏振输出的全光纤化的高功率脉冲光纤激光器。

本项并深入地研究相应的技术手段予以解决，使得能通过较短时间的研究，能完全满足实际加工工艺的要求，研制成功实用化的高功率脉冲光纤激光器，促进我国特别是浙江省的相应产业的发展。

三项目主要研究开发内容技电子研究中心德国的激光研究所等单位相比尚有较大距离。

本项目的研究工作的主要目的，正是从高精度激光加工的要求出发，深入地探讨和分析上述加工用高功率脉冲光纤激光器所必须解决的各类关键技术问题，并电子研究中心德国的激光研究所等单位相比尚有较大距离。

本项目的研究工作的主要目的，正是从高精度激光加工的要求出发，深入地探讨和分析上述加工用高功率脉冲光纤激光器所必须解决的各类关键技术问题，并深入地研究相应的技术手段予以解决，使得能通过较短时间的研究，能完全满足实际加工工艺的要求，研制成功实用化的高功率脉冲光纤激光器，促进我国特别是浙江省的相应产业的发展。

三项目主要研究开发内容技术关键及主要创新点。

本项目的主要研究内容为通过研究掌握实用化高功率脉冲光纤激光器研制过程中的系列关键技术，研制高性能的高功率脉冲光纤激光器，特别是线偏振输出的全光纤化的高功率脉冲光纤激光器。

本项目具体的研究内容和相应的技术关键阐述如下内容高功率光纤激光器的脉冲控制关键技术光纤激光器的激光脉宽和峰值功率水平是影响加工质量和加工效率的最为重要的因素。

由于光纤激光器般采用较长的光纤，因此腔长也就较大，这使得采用常规的调技术很难获得较短的脉冲宽度，因此影响输出激光的峰值功率，并进而影响加工效果。

技术关键拟采用主振放大结构的光纤激光器方案，利用短脉冲工作的小功率种子光纤激光器作为信号源，采用多级放大的技术原理，实现短脉冲高功率的激光输出。

将就最佳的参数条件的获得开展深入的基础研究。

内容高功率光纤激光器中非线性光学现象的消除技术由于光纤激光器长度较大，非线性阈值较低，容易产生受激喇曼散射和受激布里渊散射，这类非线性光学现象是导致光纤激光器损坏的重要原因。

技术关键拟通过优化种子激光设计，优化多级放大器的放大特性和隔离特性，优化种子光耦合条件和激光放大器的工作谱宽，有效地抑止高功率脉冲光纤激光器工作时的非线性效应。

将就非线性效应产生的阈值条件损伤机制时阈与频阈的特征信号及抑止条件，开展深入的研究。

内容高功率增益光纤与空气界面的保护技术和增益光纤的防黑化技术前期的实验研究工作已经表明，光纤与空气的界面层是高功率光纤激光器中损伤阈值最低的部分，如何有效地保护光纤的端面是保证高功率的光纤激光器长期稳定工作的重要因素此外，增益光纤本身在高功率工作条件下的衰退问题，也即常称为光致黑效应的解决，也是影响光纤激光长期稳定工作的重要因素。

技术关键拟通过在增益光纤端部表面设置光纤帽的方案，大幅降低光纤激光端部输出时的功率密度，提高其承受激光功率的能力拟通过特殊的掺杂手段，提高光纤的抗光损伤能力，防止光纤黑化的产生。

并在此同时，采用提高包层的折射率来维持较低的数值孔径条件，使得光纤在具有较好的抗光损伤能力情况下，仍能保持单模工作特性，保证光纤激光的输出模式质量。

将就光纤帽的最佳成分配置光纤帽的最佳深度与融合技术开展深入的研究将就磷铝和特殊元素掺杂的最佳光纤组分及其对光黑化效应的抑止作用的最佳作用条件开展深入研究。

内容光纤激光器的全光纤化技术高功率脉冲光纤激光器般采用主振放大器结构，但其最后级目前仍需要采用传统的自由空间耦合的方式工作，这使得光纤激光器易于受到外界条件的变化如振动温飘等因素的影响，其长期稳定性收到限制。

解决这问题的主要办法是全光纤化，将种子和放大级泵源和放大级之间的自由空间耦合改成光纤耦合的方式。

技术关键拟采用的泵浦耦合器实现信号泵浦与增益光纤的全光纤耦合。

将就芯模耦合条件泵浦耦合器的散热条件及其对准技术开展深入的研究。

内容线偏振的实用化高功率脉冲光纤激光器的研制因为线偏振的高功率脉冲光纤激光器对种子源增益光纤和脉冲控制均有特殊的严格要求，同样功率的线偏振输出的光纤激光器，其研制难度较随机偏振的脉冲光纤激光器大得多。

但以此作为激光泵源，可以实现高效的紫外激光输出和中红外激光输出。

技术关键拟采用大直径的保偏光纤实现高功率的线偏振输出，将采用种子源的脉冲形状预控制技术抑止有害的非线性光学效应的产生。

在线偏振的高功率脉冲光纤激光器研制成功后，将代替现有的半导体激光器泵浦固体激光器实现高功率的紫外激光和中红外激光输出。

主要创新点高功率光纤激光器的研究是目前激光光电子领域最为活跃的研究内容，其中工作于微米波段的掺镱的光纤激光器是大功率光纤激光器中最为出色的。

年，英国南安普敦大学光电子研究中心的研究人员首先在国际上实现了连续工作模式的光纤激光器单芯输出功率达到的指标，产生了极大的轰动，将原先光纤激光器只能输出小功率作为传感测量用光源的概念完全颠覆。

在年，脉冲工作的光纤激光器平均输出功率也达到了，其峰值功率达到了数万瓦。

相比于连续工作模式，脉冲工作的光纤激光器其平均功率虽然较低，但却具有更高的峰值功率，其与物质的作用效果也就更强，因此也更适合于作为加工用的激光光源。

此外，脉冲工作的高功率光纤激光器也可以作为各种光频变换系统的初级光源，这主要是由于其横模结构由光纤结构决定，在大功率下仍然不会劣化，可以保持在单模模或低阶模上，其输出的光束质量可以