张汉伟
- 作品数：54 被引量：113H指数：8
- 供职机构：国防科技大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金湖南省自然科学基金湖南省自然科学杰出青年基金更多>>
- 相关领域：电子电信理学机械工程更多>>
- 单模全光纤激光器实现6kW稳定运行被引量：4
- 2021年
- 高功率光纤激光器的结构简单紧凑、性能稳定可靠,在先进激光制造领域有着重要应用。相较于多模激光,高功率单模光纤激光具有更高的亮度,在应用领域有着巨大的需求。2018年,国内清华大学报道了6kW功率全光纤激光器,测得光束质量β因子为2.21,为多模激光输出。2020年,中国工程物理研究院报道了5.1 kW光电控一体式单模光纤激光器。
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- 关键词：高功率光纤激光器全光纤激光器激光制造光束质量多模激光
- 掺镱全光纤激光振荡器横向模式不稳定与受激拉曼散射的关系被引量：8
- 2018年
- 研究了掺镱全光纤激光振荡器中横向模式不稳定效应与受激拉曼散射之间的关系。在纤芯直径为20μm的单端抽运1.5kW级全光纤激光振荡器中,当受激拉曼散射达到一定阈值时,横向模式不稳定效应突然出现,激光器输出功率突然减小,减小的输出功率由包层光滤除器倾泻到谐振腔外。实验发现:受激拉曼散射光谱增强、输出功率减小与包层光滤除器温度上升存在一定的关联;通过缩短光纤长度抑制受激拉曼散射,可以将单端抽运激光振荡器的横向模式不稳定阈值增大到2kW以上。对纤芯直径为25μm的双端抽运激光振荡器进行研究,同样通过抑制受激拉曼散射增大了横向模式不稳定阈值,获得了大于5kW的激光功率输出。实验结果初步验证了在非线性较强的情况下,受激拉曼散射是导致横向模式不稳定的原因,通过抑制受激拉曼散射可以增大横向模式不稳定阈值。
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- 关键词：激光光学光纤激光受激拉曼散射
- 长波LD直接泵浦全光纤激光器实现6 kW输出
- 2024年
- 激光二极管(LD)直接泵浦的高功率掺镱光纤激光器具有结构简单紧凑、性能稳定可靠、可柔性输出、能量利用率高等显著优点,在工业加工、先进制造、国防安全等诸多领域具有广阔的应用前景。目前,LD直接泵浦的高功率掺镱光纤激光器公开报道的最高输出功率水平已达到20 kW,近单模(光束质量因子M2<2)的最高输出功率也已达到8 kW。但是,随着大模场掺镱光纤的推广使用,横向模式不稳定(TMI)效应开始出现,其会对输出激光光束质量、稳定性、输出功率等产生显著影响,严重限制了LD泵浦掺镱光纤激光器输出功率及亮度的提升。
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- 关键词：掺镱光纤激光器激光光束质量LD泵浦高输出功率
- 双色镜合束实现万瓦近单模光纤激光输出
- 2022年
- 光纤激光器具有转换效率高、稳定性好、可柔性传输等优点,广泛应用于工业加工、材料处理等领域。近年来,受限于光纤中的非线性效应和模式不稳定效应,单路光纤激光器的输出功率难以实现大幅度突破。光谱合成技术能够将多路不同波长的激光通过色散元件进行合成,可在保持光束质量的同时实现激光功率的倍增。其中双色镜合成方案对合成元件和光源线宽要求较低,是一种低成本、高可靠性的技术途径。
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- 关键词：光纤激光器光束质量
- -50~50℃超宽温运行千瓦级光纤激光器
- 2023年
- 当前,光纤激光器工作温度范围一般较窄,如果能够扩展激光器的工作温度范围,则有望在更多的环境和领域得到应用。近期,国防科技大学基于风冷结构的光纤耦合半导体激光器(LD)泵浦的全光纤振荡器方案,在-50~50℃超宽温范围内实现了1 kW量级的激光输出。通过优化系统设计,有望进一步提升宽温运行激光器的输出功率。
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- 关键词：光纤激光器风冷
- 采用新型泵浦源抑制TMI实现单端泵浦4 kW单模光纤激光
- 2021年
- 目前,模式不稳定(TMI)效应已经成为高功率光纤激光器功率提升的重要限制因素。根据TMI的产生机理,主要从以下三个方面对其进行抑制:降低增益光纤的热负荷、降低激光器中高阶模式的比例、消除导致模式耦合的热致长周期光纤光栅。一般而言,通过提高激光器的量子效率可以降低热负荷;在设计激光器时,综合运用高光束质量的种子源、光纤参数选择、光纤缠绕、泵浦方式优化等方式降低高阶模式的比例;通过泵浦电流调制等方式消除热致长周期光纤光栅。
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- 关键词：长周期光纤光栅高功率光纤激光器泵浦源高光束质量泵浦方式
- LD泵浦光纤激光放大器实现13 kW高光束质量输出被引量：9
- 2022年
- 光纤耦合半导体激光器(LD)泵浦的光纤激光放大器具有体积小、功质比高、稳定性好等优点,在工业加工和军事国防等诸多领域都有着广泛且重要的应用。然而,受限于器件制作工艺水平及光纤中的受激拉曼效应和模式不稳定效应,LD泵浦的光纤激光放大器难以同时实现高功率及高亮度激光输出。为实现更高功率、更高亮度的光纤激光输出,需要结合现有的器件工艺水平并同时实现对放大器中的受激拉曼散射效应和模式不稳定效应的有效抑制。报道了基于单位自研大模场增益光纤成功实现13 kW功率、高光束质量激光输出。激光器采用主振荡功率放大结构,放大级采用单后向981 nm泵浦自研大模场增益光纤,在总泵浦功率为15 kW时,输出功率达到12.94 kW,光束质量M2因子约为2.85。通过进一步优化器件性能及光纤模式控制,有望实现更高功率、更高亮度的光纤激光输出。
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- 关键词：光纤放大器高功率高光束质量受激拉曼散射
- 高功率掺镱光纤振荡器:研究现状与发展趋势被引量：17
- 2021年
- 近年来,高功率掺镱光纤振荡器的输出功率和光束质量不断提升,在工业、科研等领域得到了越来越广泛的应用。目前,多模掺镱光纤振荡器的输出功率已经突破17.5kW,近单模光纤振荡器输出功率已经突破8kW。本文对掺镱光纤振荡器在科研和工业领域的研究现状进行详细介绍,分析掺镱光纤振荡器未来的发展趋势;对进一步提升掺镱光纤振荡器功率和光束质量的各项关键技术进行剖析,给出了万瓦级近单模高功率掺镱光纤振荡器的技术方案,以期为更高功率光纤振荡器的发展提供技术参考。
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- 关键词：光纤激光器功率提升
- 基于纺锤形光纤的振荡放大一体化激光器实现6kW输出
- 2022年
- 振荡放大一体化光纤激光器具有激光效率高、抗反射能力强等优点,在工业加工等领域得到了广泛的应用。2018年,伊朗科技大学利用该结构将普通振荡器的模式不稳定阈值从不到1kW提升到1.6kW。同年,中国工程物理研究院基于该结构实现了2kW激光输出。2021年,本课题组基于该结构获得了5kW激光输出,并验证了其控制逻辑的可靠性:无论种子部分和放大部分的泵浦源开关时序如何。
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- 关键词：激光输出光纤激光器泵浦源振荡器
- 双端输出全光纤振荡器突破8 kW高功率输出被引量：1
- 2023年
- 双端输出光纤激光振荡器可以通过一个单谐振腔结构实现两路激光输出,能够减少高功率光纤激光系统的体积和成本,在工业领域有着很好的应用前景。基于双端泵浦谐振腔结构,采用稳波长981nm光纤耦合半导体激光器(LD)泵浦纤芯/包层直径为30/400μm的双包层掺镱光纤,首次实现了总功率大于8 kW的双端输出光纤激光振荡器。在总最高泵浦功率为10.951 kW时,A端输出功率为3769 W,B端输出功率为4400 W,总功率为8169 W,激光器光-光转换效率74.6%,A、B端激光光束质量M2因子分别约2.13和2.36。在最高输出功率时,两端输出激光中均未观察到动态模式不稳定效应(TMI)和受激拉曼散射(SRS),通过进一步增加泵浦功率,有望实现更高功率的激光输出。
- 刘佳琪曾令筏史尘吴函烁王鹏奚小明张汉伟王小林习锋杰
- 关键词：受激拉曼散射
