高功率光纖激光器由于電光效率高、光束質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，在生物醫(yī)療、激光加工、國(guó)防安全等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，而相干偏振合成技術(shù)是光纖激光器獲得高功率輸出的一種有效方法。
相干偏振合成技術(shù)能夠克服非線性效應(yīng)、熱效應(yīng)、模式不穩(wěn)定等多種因素，實(shí)現(xiàn)更高亮度的激光輸出。然而，該合成技術(shù)對(duì)光源特性（模式、偏振、譜線）、合成元件特性（動(dòng)態(tài)抖動(dòng)、熱像差）、相位控制系統(tǒng)鎖相殘差等因素均提出了嚴(yán)格要求，研制難度大。
國(guó)防科大劉澤金課題組通過鎖相控制系統(tǒng)優(yōu)化、離焦像差補(bǔ)償、高精度光程控制，通過四路窄線寬、線偏振光纖放大器的相干偏振合成，實(shí)現(xiàn)了5.02 kW的近衍射極限合成激光輸出，合成效率達(dá)93.8%。該成果報(bào)道在《中國(guó)激光》2017年第4期上
實(shí)驗(yàn)中采用的合成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1(a)所示。窄線寬種子激光（NBL）首先經(jīng)過分束器（BS）分為四路，隨后依次注入到相位調(diào)制器（PM）和光纖延遲線（DL）。各路激光經(jīng)過DL后注入三級(jí)全保偏級(jí)聯(lián)光纖放大系統(tǒng)（A1、A2、A3）進(jìn)行功率提升。放大后的光束經(jīng)過自主研制的離焦補(bǔ)償型準(zhǔn)直系統(tǒng)（CO）準(zhǔn)直輸出后參與相干偏振合成。
圖1(b)為四路放大器輸出功率與泵浦功率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，放大后四路激光功率分別為1.29 kW、1.14 kW、1.12 kW、1.8 kW，進(jìn)一步功率提升受限于泵浦功率。
圖1(c)為合成功率與合成效率隨總?cè)肷涔β实膶?duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)總注入功率為5.35 kW時(shí)，合成激光功率為5.02 kW，系統(tǒng)合成效率達(dá)93.8%。
圖1（a）實(shí)驗(yàn)方案示意圖；（b）四路放大器輸出功率與泵浦功率的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖；（c）合成功率與合成效率隨總?cè)肷涔β实年P(guān)系圖。
研究表明，合成激光功率為5.02 kW時(shí)合成激光光束質(zhì)量測(cè)量值M2<1.3，此功率水平代表了當(dāng)前國(guó)際上相干偏振合成系統(tǒng)的最高輸出功率。
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