【摘要】：基于國產(chǎn)分布式側(cè)面耦合包層抽運(yùn)(DSCCP)摻鐿光纖,建立了一個(gè)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(yùn)方案下的輸出特性進(jìn)行研究。研究表明,DSCCP光纖適用于采用雙向抽運(yùn)方案的光纖激光器系統(tǒng)。通過對比發(fā)現(xiàn),雙向抽運(yùn)方案下放大器的斜率效率低于單向抽運(yùn)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(bào)道［18］，但是，相關(guān)報(bào)道多采用大模場光纖(纖芯直徑20～30μm)作為增益光纖，抽運(yùn)方式多采用單向抽運(yùn)。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(shí)，采用雙向抽運(yùn)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(jìn)行了實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(yùn)方式，抽運(yùn)光從DSCCP摻鐿光纖(YDF)抽運(yùn)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(yùn)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(yùn)光與信號光分別注入。因?yàn)樗捎玫某檫\(yùn)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(jìn)而不會影響放大器的輸出特性。圖1雙端側(cè)面抽運(yùn)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(yùn)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(yùn)源由4個(gè)LD組成。前向抽運(yùn)源由2個(gè)60W的非穩(wěn)波長(NWS)LD組成，后向抽運(yùn)源由2個(gè)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(yùn)光通過一個(gè)

53，070602(2016)激光與光電子學(xué)進(jìn)展www．opticsjournal．net圖2抽運(yùn)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(yùn)的情況進(jìn)行了研究。首先研究了前向抽運(yùn)情況下放大器的輸出特性，其結(jié)果如圖3所示。實(shí)驗(yàn)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(yùn)光SＲ的輸出功率為2．2W，斜率效率為1．7%;抽運(yùn)光纖中殘余的抽運(yùn)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(yùn)光功率的增加，信號光的增長速度越來越快。這主要是因?yàn)槌檫\(yùn)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(shí)驗(yàn)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(yùn)功率不足，如果繼續(xù)增加抽運(yùn)功率，輸出信號光功率還可以進(jìn)一步提升。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，抽運(yùn)光纖中抽運(yùn)光殘余較多，說明光纖長度可以進(jìn)一步優(yōu)化。圖3前向抽運(yùn)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(yùn)光纖放大器功率變化曲線Fig．4Outputpowerversuspumppoweroffiberamplifierwithbackwardpumpingscheme對采用后向抽運(yùn)方案的放大器輸出特性進(jìn)行了研究。此時(shí)作為抽運(yùn)源的是2個(gè)50W的穩(wěn)波長LD。實(shí)驗(yàn)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(yùn)光SＲ的輸出功率為2．4W，斜率效率為2．1%;抽運(yùn)光纖中抽運(yùn)光P的輸出功率剩余7．2W，斜率效率為7．3%。實(shí)驗(yàn)表明，后向抽運(yùn)方案對應(yīng)的斜率效率比前向抽運(yùn)略

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本文編號：2565301