双包层拉锥有源光纤(皮秒光纤放大模块)
发布人:新特光电 时间:2017-12-18 关注:

双包层拉锥有源光纤稀有金属(Yb,Er,Tm,Nd)掺杂的双包层光纤较多的用于高功率光纤激光器和放大器,泵浦光从内包层进入光纤,而激光从紧邻的纤芯激发出来,如下图所示。

有源双包层光纤

图1. 有源双包层光纤

泵浦光在内包层内传播,一部分泵浦光会穿透边界进入光纤纤芯,最终,所有泵浦光都被稀有金属离子吸收,能量最终转换成放大了的激光。激光的最大放大功率由包层直径和掺杂浓度决定,而纤芯直径又与光纤内部非非线性抑制有关,这些非线性效应包括受激布里渊散射(SBS),受激拉曼散射(SRS)和自相位调制(SPM),这些非线性效应是限制光纤激光器和放大器表现的只要因素。

目前,有几种有源光纤用于高功率应用。第一种是大模场光纤(LMA),该光纤的数值孔径(NA)很小,具有较大的芯径尺寸。基于目前的光纤生产工艺限制(MCVD),现在的数值孔径在0.06-0.08的范围,而最大的芯径直径为40-50μm。另外的光纤为可实现近衍射极限传播的多模纤芯,包括光子晶体光纤,3C光纤,LCF光纤和高阶模光纤(HOMF)。

光子晶体光纤的芯径可以达到85μm,但这是以牺牲稳定性为代价。光子晶体光纤是1-2米长且不可弯曲的微结构光纤,该技术类似于固态放大器,具有较大的尺寸和较低的可靠性。3C光纤,LCF光纤和HOMF光纤的芯径约为50-60μm,且都具有复杂的结构和较小的模场直径的缺点。

双包层拉锥有源光纤很好的解决了以上光纤的确定,图2是双包层拉锥有源光纤的示意图,该光纤的纤芯直径和包层直径随着光纤长度均匀的变化。在有源光纤窄端只允许基态模通过,而在光纤宽端,可以允许多种模式存在。实验证明,当信号光从窄端入射,宽端处测的的模式成分没有发生任何改变,也就是在宽端得到了光束质量极好的基膜输出。所以,双包层拉锥有源光纤提供了一种独特且简便的方法实现单模光在多模光纤中的传播。

双包层拉锥有源光纤

图2. 双包层拉锥有源光纤

双包层拉锥有源光纤可以在窄端纤芯为120μm和200μm的情况下实现0.11的数值孔径(NA),大的芯径直径可以在高功率和高能量输出时不产生明显的非线性畸变。另外,双包层拉锥有源光纤可以在盘成30cm的情况下不产生任何负面的影响,从而极大的提高了它的灵活使用范围。

双包层拉锥有源光纤可提供大于1ps的脉冲宽度范围,脉冲能量可达300μJ,峰值功率达到兆瓦级。

双包层光纤

皮秒和飞秒等超快激光器为脆性材料(碳化硼、蓝宝石、陶瓷、玻璃)、导热材料(钻石)和人工特性材料(碳纤维增强塑料,金属-碳塑料装配)的超精细高质量加工,以及异种材料的焊接带来了无限的可能性。除了材料处理,超快激光器还应用于很多其他行业,如信息和通信技术—雷达和光传感技术,THZ产生,医疗仪器和植入物生产等等。

双包层拉锥有源光纤(皮秒光纤放大模块/专利保护)可让全光纤超快激光器达到全固态激光器的性能,而且价格适中,产品具有高可靠性、长寿命和高效率的特点。光纤纤芯直径可大于100μm,单模工作模式下具有完美的光束质量,M2<1.15。

  • 模场面积高达5500μm2
  • 单模光束质量M2<1.15
  • 30-50dB的高增益
  • 峰值功率高达5MW
  • 低非线性效应
  • mJ级脉冲能量
双包层拉锥有源光纤

皮秒光纤放大模块单模模块参数规格:

参数 皮秒光纤放大模块STGM-A 皮秒光纤放大模块STGM-B 皮秒光纤放大模块STGM-C 皮秒光纤放大模块STGM-D
描述 双包层有缘光纤+角分离的泵浦耦合组件 双包层有缘光纤+泵浦耦合器+光纤耦合多路复用器 完整增益模块+水冷铝封装 完整增益模块+水冷铝封装+泵浦半导体
波长 [nm] 1030-1050 1030-1050 1030-1050 1030-1050
泵浦波长 976 +/- 2 976 +/- 2 976 +/- 2 --
长度 [m] 3-4 3-4 -- --
纤芯 NA 0.11 0.11 -- --
包层 NA 0.4 0.4 -- --
信号输入光纤 HI1060 或
类似定制光纤
(纤芯15um and NA<0.11)
HI1060 或
类似定制光纤
(纤芯15um and NA<0.11)
-- HI1060 或
类似定制光纤
(纤芯15um and NA<0.11)
种子源功率 [mW] >0.5 >0.5 >0.5 --
泵浦光纤 105/125um, NA0.22 or 0.15 105/125um, NA0.22 or 0.15 105/125um, NA0.22 or 0.15 --
泵浦功率(narrow end, pump combiner) [W] 2 x 25 2 x 25 -- --
泵浦功率 (wide end, free-space) [W] 200 200 -- --
泵浦输入功率1[W] -- -- 2 x 25W --
泵浦输入功率 2[W] -- -- 2 x 25W or 4 x 50W --
输出功率 [W] -- -- -- Up to 40W
偏振态 随机 随机 随机 --
M2 <1.2 <1.2 <1.2 <1.2
最小卷直径 [cm] 37.5 37.5 -- --
包装 铝壳 铝壳
建议水流速度[L/min] -- 5 5 5

皮秒光纤放大模块保偏模块参数规格:

参数 皮秒光纤放大模块STGM-A-PM 皮秒光纤放大模块STGM-B-PM 皮秒光纤放大模块STGM-C-PM 皮秒光纤放大模块STGM-D-PM
描述与封装 双包层保偏有缘光纤+角分离的泵浦耦合组件 双包层保偏有缘光纤+泵浦耦合器+光纤耦合多路复用器 完整保偏增益模块+水冷铝封装 完整保偏增益模块+水冷铝封装+泵浦半导体
波长 [nm] 1030-1040 1030-1050 1030-1040 1030-1040
泵浦波长 [nm] 976 +/- 2 976 +/- 2 976 +/- 2 976 +/- 2
模场直径[um] 88 88 88 88
偏振消光比 [dB] >16 >16 >16 >16
M2 <1.15 <1.15 <1.15 <1.15
椭圆率 >0.92 >0.92 >0.92 >0.92
纤芯 NA 0.11 0.11 0.11 --
包层 NA 0.4 0.4 0.4 --
信号输入光纤 PM 6/125 DCF or PM10/125 DCF PM 6/125 DCF or PM10/125 DCF PM 6/125 DCF or PM10/125 DCF PM 6/125 DCF or PM10/125 DCF
泵浦光纤, narrow end 2 fibers 105/125 NA0.22, 25W each 2 fibers 105/125 NA0.22, 25W each 2 fibers 105/125 NA0.22, 25W each --
泵浦光纤, wide end -- -1 fiber 200/220 NA 0.22 100 W or
-1 fiber 105/125 NA 0.22 100 W or
-4 fibers 105/125 NA 0.15 50 W each
-1 fiber 200/220 NA 0.22 100 W or
-1 fiber 105/125 NA 0.22 100 W or
-4 fibers 105/125 NA 0.15 50 W each
--
输出功率 >40W @ 30mW 输入,
双端泵浦 。
>40W @ 30mW 输入, 双端泵浦。 >40W @ 30mW 输入,双端泵浦。 >40W @ 30mW 输入,双端泵浦。
种子源功率 [mW] >0.5 >0.5 >0.5 >0.5
背反射功率 [W] <1 <1 <1 <1
建议水流速度 [L/min] 5 @ 20degC 5 @ 20degC 5 @ 20degC 5 @ 20degC
泵浦功率 [W] <25 <25 <25 --
泵浦功率 (wide end, freespace) [W] <100 <100 <100 --
最小卷直径 [cm] 37.5 37.5 37.5 --
封装 铝壳 铝壳

型号命名: STGM- 配置-类型  - 光纤类型– 波长 – 输入光纤

Example: STGM- A - PM - 1035 - 6/125 DCF

Example: STGM- C - PM - 1035 - 6/125 DCF - 1x200/220

Example: STGM- C - PM - 1035 - 10/125 DCF - 4x105/125

配置 (A, B, C, D):

皮秒光纤放大模块模块 A or 模块 A-PM

双包层有缘光纤+角分离的泵浦耦合组件

皮秒光纤放大模块模块 B 或 模块 B-PM

双包层保偏有缘光纤+泵浦耦合器+光纤耦合多路复用器

皮秒光纤放大模块模块 C 或模块 C-PM

完整保偏增益模块+水冷铝封装

皮秒光纤放大模块模块 D 或模块 D-PM

完整保偏增益模块+水冷铝封装+泵浦半导体

示例:

测试条件: 21 MHz, 25 ps, 30 mW 1035 nm 脉冲种子信号

输出平均功率: 40 W

光束质量 M2 : 1.08

放大率: 31 dB

双包层拉锥有源光纤
分享: