1550nm 3~200ns パルス幅ナノ秒ファイバーレーザー

1550nm 10kW パルス ナノ秒ファイバー レーザーは、現代の産業技術の輝かしいスターです。その高出力と精密なナノ秒パルス制御により、材料加工、科学研究実験などの分野に最適です。このレーザーは、独自のファイバー構造により、高効率、長寿命、安定性を実現し、産業生産に革命的な変化をもたらし、今後もレーザー技術の新しいトレンドをリードし、科学技術の進歩と産業の発展に貢献していきます。

 

ビデオに映っているのは、1550nm ナノ秒パルスレーザーです。この高出力ナノ秒レーザーには 2 本のファイバーが装備されています。下の出力ファイバーは通常のレーザー出力ファイバーです。上のモニターファイバーは信号同期ファイバーで、光信号の同期に使用され、ピークパワーは約 10mW です。信号は内蔵または外部入力にすることができます。ここの黄色のインターフェースは信号入力インターフェースです。

レーザーはボタンで制御できます。RS232-USB および PC ソフトウェア リンクを介してソフトウェアで制御することもできます。

このレーザーは外部信号を使用します。ボタンで制御できるのは電流のみで、信号周波数は制御できません。

パルス幅は 3 ～ 200 ns の範囲で調整可能で、繰り返し周波数は 1 ～ 3000 kHz の範囲で調整可能です。

1550nm 10kW パルス ナノ秒ファイバー レーザーは、現代の産業技術の輝かしいスターです。その高出力と精密なナノ秒パルス制御により、材料加工、科学研究実験などの分野に最適です。このレーザーは、独自のファイバー構造により、高効率、長寿命、安定性を実現し、産業生産に革命的な変化をもたらし、今後もレーザー技術の新しいトレンドをリードし、科学技術の進歩と産業の発展に貢献していきます。

このパルスナノ秒ファイバーレーザーの詳細については、CivilLasers をご覧ください。

1550nmナノ秒パルスファイバーレーザー：光通信技術の革新を牽引する重要な力

本日当研究室が紹介するのは1550nm 10kWナノ秒パルスファイバーレーザーです。 まずは1550nmナノ秒ファイバーレーザーの波長特性を見てみましょう。 1550nmは赤外スペクトル範囲に位置し、近赤外光に属します。 この波長のレーザーは光通信において優れた伝送性能を示し、ファイバー損失を効果的に低減し、通信効率を向上させることができます。 一方、医療や材料加工の分野では、1550nmレーザーは透過力が強く、深部組織の精密な治療や高硬度材料の微細加工を実現します。

 

ナノ秒ファイバーレーザーは、非常に高い時間分解能を持ったレーザーデバイスです。 ナノ秒レベルのパルス幅により、レーザー光は非常に短時間で極めて高いピークパワーに達することができ、ターゲットの正確かつ迅速な加工を実現します。 同時に、繰り返し周波数を調整することで、連続または断続的なレーザー出力を実現し、さまざまな用途のニーズを満たすことができます。

この特性により、1550nm ナノ秒ファイバー レーザーは、科学研究、精密加工、迅速な測定において幅広い用途が期待できます。

一般に、1550nm ナノ秒ファイバーレーザーは、その独特の波長特性と優れた性能により、多くの分野で幅広い応用の可能性を示しています。 科学技術の継続的な進歩とアプリケーションへの需要の増大に伴い、1550nm ナノ秒ファイバーレーザーが将来的にはより重要な役割を果たし、科学研究や産業応用にさらなるブレークスルーとイノベーションをもたらすと信じる理由があります。

1550nm 10kW高出力ナノ秒レーザーのテストデータとスペクトル図。

1550nm 狭線幅 ファイバーレーザー

1 はじめに

ファイバーレーザーセンサーの光源として、狭い線幅のファイバーレーザーには、電磁場への干渉、安全性、小型サイズ、およびリモートコントロールの特性があります。現在、単一の縦モードの狭い線幅のファイバーレーザーを得るための3つのスキームがあります。 1）空洞内で遭遇する光波の偏光状態を制御することにより、定在波効果によって引き起こされる空間的なホールバーニングを排除する非コヒーレント技術。 2）周波数を選択し、モードホッピングボディの飽和吸収を抑制するために、レーザーキャビティにポンプされていないドープファイバを追加します。 3）DFBファイバーレーザーおよびショートキャビティDBRファイバーレーザーを含む、ショートキャビティファイバーレーザー。 3つのスキームを比較すると、スキーム1と2には複数の偏光コントローラーを使用する必要があり、それらのほとんどは環状キャビティ構造であり、制御が難しく、変換効率が低く、出力電力が非常に低いことがわかります。スキーム3の構造は単純ですが、出力パワーは200mWを超え、スロープは効率が24であり、ポンプ法を使用して短ゲインファイバで高出力パワーを実現する方法と、特別なパッケージングを実現する方法に問題があります。超短キャビティDBR構造ファイバーレーザーも中国で研究されていますが、レーザーの効率は低く、最大出力は11 mWで、線幅はMHzの範囲で制限されています。
この論文では、デュアルファイバーグレーティングベリーペロー（FBG F-P）キャビティモード選択を備えた高ファイバードープEr3 +線形キャビティー狭線幅ファイバーレーザーを開発しました。ファイバーレーザーは、非コヒーレント技術、高出力、高エネルギー変換効率、非常に狭い線幅を兼ね備えており、シンプルな構造、すべてのファイバー化、高い信号対雑音比の特性を備えており、精密ファイバーセンシングシステム。

2 狭線幅ファイバーレーザーの実験結果

ファイバーレーザーは、主に2つのFBG F-Pキャビティと高ドープEr3 +ファイバーリニアキャビティで構成されています。実験のセットアップを図1に示します。レーザーのゲイン媒体は、長さ3m、波長978nmでのピーク吸収係数17dB / m、ピーク吸収係数30の高ドープEr3 +ファイバーです。 1 550 nmの波長でdB / m。実験では、双方向ポンピング法が使用されました。励起光源は、中心波長976nmのLDです。 LD 1とLD 2の最大励起パワーは、それぞれ76mWと69mWでした。マルチ縦モード振動を引き起こす線形空洞構造の空間的ホールバーニング効果により、全ファイバー構造のファラデー回転子（FR）を使用すると、次の方法で往復ビームの偏光状態を変更できます。 90°、それによりファイバーレーザーを破壊します。定在波の形成条件は、スペースホールバーニングの影響を抑えることができます。

図1：狭線幅ファイバーレーザーの実験装置

FBG F-Pキャビティの構造を図2に示します。FBGF-Pキャビティは、一般的なシングルモードファイバでエッチングされ、グレーティング間の距離は1 cmであり、キャビティの全長は5 cmを超えません。帯域幅AS E光源で測定したFBG F-P空洞反射スペクトルを図3に示します。FBGF-PⅠは、反射率50、全反射率80の2つのFBGで構成されています。 FBG FPⅡは反射率80の2つのFBBで構成され、全反射率は99です。実験では、FBG FPキャビティはキャビティミラーとして機能し、挿入されたFPキャビティモード選択として機能します。レーザーの全繊維化。 FBG FPキャビティの出力スペクトル線の数は、FPキャビティのキャビティ長とFBGの反射帯域幅によって決まります。 FBG FPキャビティのキャビティ長が短いほど、出力ライン間隔が大きくなり、FBGの反射帯域幅が狭くなり、FPキャビティが保持できます。モードの数が少ないほど、通常のFPキャビティよりも周波数選択特性が優れています。最後に、ゲインの飽和により、いくつかの縦モードのモード競合では、中心周波数の単一縦モードが支配的であり、最終的に単一縦モードのレーザー出力が得られます。

図2：FBG F-Pキャビティの模式図

図3：FBG F-Pキャビティの反射率スペクトル

Ando6319スペクトルアナライザーを使用して、実験を記録しました。分光計の最高精度は0.01 nmでした。出力光パワーは、光パワーメーターで正確に測定されます。励起光パワーが11 mWになると、レーザーが振動し始めます。励起パワーが増加すると、安定したスペクトル線が得られ始め、スペクトル線の3 dBの線幅は励起光パワーの増加による影響を受けません。図4は、5 nmのスキャン範囲と0.01 nmの精度の出力スペクトルを示しています。分析分光計の出力レーザーの中心波長は1 550 nm、3 dBです。

ライン幅は0.01 nm未満で、信号対雑音比は50 dBを超えています。 1時間の連続観察後、レーザーでモードホッピング現象は発生せず、波長ドリフト範囲は0.01 nm未満でした。励起光パワーが最大145 mWの場合、出力パワーは73 mW、光から光への変換効率は50、スロープ効率は55です。図5は、励起パワーの関数としての出力パワーを示しています。図から、出力がポンピング電力の増加に比例して変化することがわかります。

図4：ファイバーレーザーの狭い線幅の出力スペクトル

図5：出力電力とポンプ電力

3 自己ヘテロダイン線幅測定の実験結果

現在、kHzレベルのレーザーの線幅の測定には、遅延自己ヘテロダイン/ゼロ差分分光法があります。セルフヘテロダイン方式と比較すると、周波数シフターは不要ですが、標準のRFスペクトラムアナライザーで直接測定することはできません。改良された自己ヘテロダイン測定システム[15]は、位相変調器とローカルRF発振器を追加する必要がありますが、これは自己ヘテロダイン測定システムよりも複雑です。正確なレーザー線幅を得るために、ファイバーレーザー線幅は、遅延自己ヘテロダイン法を使用して測定されました。
遅延自己ヘテロダイン法の実験システムを図6に示します。実験システム全体は、10 kmのシングルモードファイバー遅延線、中心周波数70 MHzの音響光学周波数シフター、2つの1×2で構成されます。 3 dBファイバーカプラー、光検出器、AD-VANTEST R3267 RFスペクトラムアナライザー。遅延自己ヘテロダイン測定法の測定精度は、ファイバ遅延線の長さに関係しています[16]。計算によると、10 kmのファイバ遅延線の測定精度は10 kHzです。レーザーの線幅の測定結果を図7に示します。RFスペクトルアナライザーによって取得されたスペクトル線の3 dB帯域幅は5 kHzです。測定精度の制限により、ファイバーレーザーの3 dBの線幅は10 kHz未満と見なされます。

図6：遅延自己ヘテロダイン測定の実験セットアップ

図7：10 km遅延ファイバで測定されたヘテロダイン信号

4 結論

非コヒーレント技術と組み合わせて、2つの短いFBG F-Pキャビティモードを選択することにより、空間的ホールバーニングの影響を抑制するための全ファイバーFRの使用により、単一の縦モード狭線幅ファイバーレーザーが開発されました。出力特性が示されています。しきい値励起光パワーは11 mW、出力信号光パワーは73 mW、スロープ効率は55に達します。レーザーの出力波長は1550 nmで、スペクトルは安定しており、信号対雑音比は高いです。 。 10 kmのシングルモードファイバー遅延線を使用して、遅延自己ヘテロダインの線幅を測定しました。測定精度の制限により、ファイバーレーザーの3 dBライン幅は最終的に10 kHz未満でした。

1550nm高効率狭線幅ファイバーレーザー

要約：ダブルファイバグレーティングファブリペロー（FBG F-P）キャビティモード選択を使用した、線形キャビティ構造を備えた狭線幅ファイバレーザが開発されました。 レーザーは、高コヒーレントテクノロジーと組み合わせた高ドープEr3 +ファイバーをゲインメディアとして使用し、全ファイバーファラデー回転子（FR）を使用して空間的なホールバーニング効果を抑制し、2つの短いFBG F-Pキャビティを選択して安定した1550を生成します。 Nm単一周波数レーザー出力。 976 nm LD励起モードが採用され、励起光パワーが145 mWの場合、しきい値励起光パワーは11 mW、出力信号光パワーは73 mWです。 光から光への変換効率は50％、スロープ効率は55％です。 遅延線セルフヘテロダイン法は、ファイバーレーザーの線幅を正確に測定するために使用され、実験では、10 kmのシングルモードファイバー遅延線が使用されます。測定精度の限界により、線幅は10 kH未満です。 研究によると、このファイバーレーザーは、高出力ファイバー、狭い線幅、高い信号対雑音比の特性を備えており、高精度の光ファイバーセンサーシステムで使用できます。

1 はじめに

ファイバーレーザーセンサーソースとして、狭い線幅のファイバーレーザーには、電磁場への干渉、安全性、小型サイズ、およびリモートコントロールの特性があります。現在、単一の縦モードの狭い線幅のファイバーレーザーを取得するための3つのオプションがあります。 1）キャビティ内で発生する光波の偏光状態を制御することにより、定在波効果による空間的ホールバーニングのインコヒーレント技術を排除します; 2）周波数を選択するためにレーザーキャビティに非励起ドープファイバを追加し、モードホッピングの飽和吸収を抑制します3）DFBファイバーレーザーおよび短キャビティDBRファイバーレーザーを含む短キャビティファイバーレーザー。 3つのスキームを比較すると、スキーム1と2は複数の偏光コントローラーを使用する必要があり、それらのほとんどは環状キャビティ構造であり、制御が難しく、変換効率が低く、出力電力が非常に低いです。スキーム3は構造が単純で、出力電力が200 mWを超えています。スロープ効率が24％であるため、短ゲインファイバで高出力パワーを実現するためのポンピング方法と、特別なパッケージの実装方法に問題があります。中国では超短キャビティDBR構造ファイバーレーザーも研究されていますが、レーザー効率は低く、出力は最大で11 mWであり、線幅はMHz範囲に制限されています。

この論文では、デュアルファイバグレーティングブライアペロー（FBG F-P）キャビティモード選択を備えた高ドープEr 3+リニアキャビティ狭線幅ファイバレーザを開発しました。ファイバーレーザーは、非コヒーレント技術、高出力、高エネルギー変換効率、狭い線幅、シンプルな構造、フルファイバー、高精度のファイバーセンシングシステムに適用できる高い信号対雑音比を兼ね備えています。

 2 狭線幅ファイバーレーザーの実験結果

ファイバーレーザーは、主に2つのFBG F-Pキャビティと高ドープのEr3 +ファイバーリニアキャビティで構成されています。実験装置を図1に示します。 レーザーのゲイン媒体は、3 mの長さ、978 nmで17 dB / mのピーク吸収係数、および1 550 nmで30 dB / mのピーク吸収係数を持つ、高度にドープされたEr 3+ファイバーです。 実験では、双方向励起法を採用し、励起源は中心波長976 nmのLDであり、LD 1とLD 2の最大励起パワーはそれぞれ76 mWと69 mWでした。 マルチ縦モード発振を引き起こす線形キャビティ構造のスペースホールバーニング効果により、全ファイバー構造のファラデー回転子（FR）は、90bだけ通過する往復ビームの偏光状態を変更し、ファイバーレーザーのステーションを破壊する可能性があります。 波の形成条件は、空間的なホールバーニング効果を抑制します。

FBG F-Pキャビティの構造を図2に示します。 FBG F-Pキャビティは、グレーティング間の距離が1 cmで、キャビティ全体の長さが5 cm以下の一般的なシングルモードファイバにエッチングされます。 帯域幅A SEソースで測定されたFBG F-Pキャビティ反射スペクトルを図3に示します。 FBG F-P Iは、反射率50％、全反射率80％の2つのFBGで構成され、FBG F-P IIは、反射率80％、全反射率99％の2つのFBBで構成されています。 実験では、FBG F-Pキャビティは、キャビティミラーと挿入としてのF-Pキャビティ選択の機能であり、これはレーザーの完全なファイバ化を実現するのに有益です。 FBG FPキャビティの出力ラインの数は、FPキャビティのキャビティ長とFBGの反射帯域幅によって決まります。FBGFPキャビティのキャビティ長が短くなるほど、出力ライン間隔が大きくなり、FBGの反射帯域幅が狭くなり、FPキャビティが対応できます モードの数が少ないほど、通常のFPキャビティよりも周波数選択特性が優れています[13、14]。 最後に、ゲインの飽和により、いくつかの縦モードのモード競合では、中心周波数の単一縦モードが支配的になり、最後に単一縦モードのレーザー出力が得られます。

実験記録用のAndo6319スペクトルアナライザーでは、分光計の最高精度は0.01 nmです。 出力光パワーは、光パワーメーターを使用して正確に測定されます。 ポンピングパワーが11 mWになると、レーザーが発振し始めます。 ポンプ出力が増加すると、安定したスペクトル線が得られ始め、ラインの3 dBの線幅はポンプ出力の増加の影響を受けません。 図4は、5 nmのスキャン範囲と0.01 nmの精度の出力スペクトルです。 分光計の出力のレーザー中心波長は1 550 nm、3 dBの線幅は0.01 nm未満、S / N比は50 dBを超えます。 1 nmの連続観測では、レーザーにはモードホッピング現象がなく、波長ドリフト範囲は0.01 nm未満です。 励起パワーが最大145 mWの場合、出力パワーは73 mW、光から光への変換効率は50％、スロープ効率は55％です。 図5は、出力をポンプ出力の関数として示しています。 図からわかるように、出力電力はポンピング電力の増加に比例して変化します。

3セルフヘテロダイン線幅測定実験結果

現在、遅延自己ヘテロダイン/ゼロ差分光法を使用して、kHz級レーザーの線幅を測定しています。自己ヘテロダイン法と比較した自己ゼロ差分法では、周波数シフターを使用する必要はありませんが、標準のRFスペクトラムアナライザーを使用して直接測定することはできません。改善されたセルフゼロ差測定システム[15]は、位相変調器とローカルRF発振器の追加を必要としますが、これはヘテロダイン測定システムの構造よりも複雑です。正確なレーザーの線幅を取得するために、遅延自己ヘテロダイン方式が選択され、ファイバーレーザーの線幅が測定されます。

図6に示すように、遅延自己ヘテロダイン方式の実験システム。実験システム全体は、10 kmのシングルモードファイバー遅延線、中心周波数70 MHzの音響光学周波数シフター、2つの1 @ 2タイプ3 dBファイバーカプラー、光検出器、およびAD-VANTEST R3267 RFスペクトルアナライザーで構成されています。 。遅延自己ヘテロダイン測定法の測定精度は、ファイバ遅延線の長さに関係し[16]、計算によると、10 km長のファイバ遅延線の測定精度は10 kHzです。スペクトルの3 dB帯域幅は5 kHzですが、ファイバーレーザーの3 dB線幅は、測定精度により10 kHz未満であると見なされます。

4結論

非コヒーレントテクノロジーと組み合わせて、単一の縦モード狭線幅ファイバーレーザーは、全ファイバーFRを使用した2つの短いFBG F-Pキャビティモード選択を使用して開発され、空間的ホールバーニング効果を抑制しました。 パワー出力特性が示されており、スレッショルドポンピングパワーは11 mW、出力信号光パワーは73 mW、スロープ効率は55％です。 レーザー出力の中心波長は1550 nmで、スペクトルは安定しており、信号対雑音比は高いです。 遅延セルフヘテロダインの線幅測定は、10 kmのシングルモードファイバー遅延線を使用して実行されましたが、測定精度の制限により、ファイバーレーザーの3 dB線幅は最終的に10 kHz未満でした。