【摘要】：基于國產(chǎn)分布式側(cè)面耦合包層抽運(DSCCP)摻鐿光纖,建立了一個全光纖、最高輸出功率為106.7 W的光纖放大器,并對光纖放大器在前向、后向及雙向抽運方案下的輸出特性進行研究。研究表明,DSCCP光纖適用于采用雙向抽運方案的光纖激光器系統(tǒng)。通過對比發(fā)現(xiàn),雙向抽運方案下放大器的斜率效率低于單向抽運方案下放大器的斜率效率。
【圖文】：

矯婢哂薪洗蟮撓攀啤?目前，千瓦級DSCCP光纖激光器已有報道［18］，但是，相關(guān)報道多采用大模場光纖(纖芯直徑20～30μm)作為增益光纖，抽運方式多采用單向抽運。相比之下，，纖芯較小(直徑小于15μm)的增益光纖有利于激光器的模式控制。同時，采用雙向抽運方案也可以充分利用DSCCP光纖功率拓展的優(yōu)勢。因此，本文利用纖芯直徑為10μm的DSCCP單模增益光纖建立了光纖放大器，并對該放大器的輸出特性進行了實驗研究，獲得了最高輸出功率106．7W的單模激光輸出，斜率效率約為51%。2實驗研究該光纖放大器采用MOPA結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。種子光經(jīng)隔離器后注入放大器，放大器采用雙向抽運方式，抽運光從DSCCP摻鐿光纖(YDF)抽運光纖的兩端注入。種子光由輸出波長為1064．5nm的振蕩器提供。該振蕩器采用功率為25W的半導(dǎo)體激光器(LD)作為抽運源。增益光纖為10/125μm(纖芯/包層直徑)的摻鐿光纖，長度約為6m，吸收系數(shù)約為3．5dB/m，輸出光譜3dB帶寬為0．2nm。隔離器的輸入輸出光纖均為10/125μm的光纖。振蕩器的輸出功率設(shè)定為10W。與傳統(tǒng)采用大模場光纖搭建的放大器不同，該放大器中抽運光與信號光分別注入。因為所采用的抽運合束器沒有信號光纖，所以不會像傳統(tǒng)(N+1)×1合束器一樣存在對信號光的損耗，進而不會影響放大器的輸出特性。圖1雙端側(cè)面抽運光纖放大器結(jié)構(gòu)圖Fig．1Schematicofbidirectionalside-pumpedfiberamplifier放大器采用國產(chǎn)10/125-125μm的DSCCP摻鐿光纖作為增益光纖，其截面如圖1中所示。抽運光纖與信號光纖外包層直徑均為125μm，數(shù)值孔徑(NA)均為0．46。該放大器的抽運源由4個LD組成。前向抽運源由2個60W的非穩(wěn)波長(NWS)LD組成，后向抽運源由2個50W的穩(wěn)波長(WS)LD組成，其功率和光譜如圖2所示。LD輸出光纖的NA均為0．15。抽運光通過一個

53，070602(2016)激光與光電子學(xué)進展www．opticsjournal．net圖2抽運LD(a)功率及中心波長隨電流變化曲線和(b)光譜特性Fig．2(a)Outputpowerandcentralwavelengthversuscurrentand(b)spectrumofpumpLDs用雙向抽運的情況進行了研究。首先研究了前向抽運情況下放大器的輸出特性，其結(jié)果如圖3所示。實驗中測得放大器信號光纖中輸出光經(jīng)二色鏡后的信號光ST最大輸出功率為71．5W，整體斜率效率為53%;殘余抽運光SＲ的輸出功率為2．2W，斜率效率為1．7%;抽運光纖中殘余的抽運光P的輸出功率為10．6W，斜率效率為8．9%。從圖3中可以看到，隨著抽運光功率的增加，信號光的增長速度越來越快。這主要是因為抽運光的中心波長隨著功率增加向Yb3+吸收截面峰值處漂移所致［19］。在實驗過程中，放大器的斜率效率并沒有出現(xiàn)下降趨勢，說明限制放大器功率提升的主要因素是抽運功率不足，如果繼續(xù)增加抽運功率，輸出信號光功率還可以進一步提升。同時還發(fā)現(xiàn)，抽運光纖中抽運光殘余較多，說明光纖長度可以進一步優(yōu)化。圖3前向抽運光纖放大器(a)功率變化曲線及(b)輸出光譜Fig．3(a)Outputpowerversuspumppowerand(b)outputspectrumoffiberamplifierwithforwardpumpingscheme圖4后向抽運光纖放大器功率變化曲線Fig．4Outputpowerversuspumppoweroffiberamplifierwithbackwardpumpingscheme對采用后向抽運方案的放大器輸出特性進行了研究。此時作為抽運源的是2個50W的穩(wěn)波長LD。實驗中得到的放大器功率曲線如圖4所示。從圖中可以看出，經(jīng)二色鏡后，信號光ST輸出功率為56．8W，斜率效率為59%;剩余抽運光SＲ的輸出功率為2．4W，斜率效率為2．1%;抽運光纖中抽運光P的輸出功率剩余7．2W，斜率效率為7．3%。實驗表明，后向抽運方案對應(yīng)的斜率效率比前向抽運略

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本文編號：2565301