Jeong, Yoon-Chan;Boyland, Alexander J.;Sahu, Jayanta K.;Chung, Seung-Hwan;Nilsson, Johan;Payne, David N.
Journal of the Optical Society of Korea
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v.13
no.4
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pp.416-422
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2009
We have demonstrated a highly efficient cladding-pumped ytterbium-doped fiber laser, generating $>$2.1 kW of continuous-wave output power at 1.1 μm with 74% slope efficiency with respect to launched pump power. The beam quality factor ($M^2$) was better than 1.2. The maximum output power was only limited by available pump power, showing no evidence of roll-over even at the highest output power. We present data on how the beam quality depends on the fiber parameter, based on our current and past fiber laser developments. We also discuss the ultimate power-capability of our fiber in terms of thermal management, Raman nonlinear scattering, and material damage, and estimate it to 10 kW.
We demonstrate a fiber-optic sensor scheme, capable of the simultaneous measurement of strain and temperature using a single fiber Bragg grating written in an erbium: ytterbium-doped fiber. This novel and compact fiber grating based sensor scheme can be used for synchronous measurement of strain and temperature over ranges of $1100\;{\mu}{\varepsilon}$ and $50-180\;^{\circ}C$ with rms errors of $55.8\;{\mu}{\varepsilon}$ and $3^{\circ}C$, respectively. The simple and low-cost sensor approach has a considerable potential, particularly for wide-range strain sensing applications in which high resolution is not required.
A theoretical analysis of the impact of rise time of a Q-switch on the output pulse performance is carried out in an Ytterbium-doped actively Q-switched fiber laser. The finite difference time domain (FDTD) method is used to numerically simulate the Q-switched fiber laser. It is shown that stable Gaussian-like pulse shape can be generated when the Q-switch rise time is increased and pulse repetition rate is enlarged.
Lee, Seungjong;Vazquez-Zuniga, Luis A.;Lee, Dongyoung;Kim, Hyuntai;Sahu, Jayanta K.;Jeong, Yoonchan
Journal of the Optical Society of Korea
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v.17
no.2
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pp.182-187
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2013
We present a comparative experimental analysis of the thermal spectroscopic characteristics of a phosphosilicate (P)-based ytterbium-doped fiber (YDF) against an aluminosilicate (Al)-based YDF in the temperature range of 25 to $150^{\circ}C$. We also characterize the fibers as gain media in a cladding-pumped amplifier configuration. While both fibers exhibit comparable trends in their thermal characteristics, there are noticeable distinctions in the fluorescence lifetime reduction rate and the spectral dependence of the transition cross-sections. The P- and Al-based YDFs present thermal lifetime reduction rates of $0.012%/^{\circ}C$ and $0.026%/^{\circ}C$, respectively. In particular, in the spectral region at ~940 nm, the absorption cross-section of the P-based YDF undergoes significantly less thermal change compared to that of the Al-YDF. In the cladding-pumped amplifier configuration operating at a total gain of 10 dB, the Al-based YDF generally performs betters than the P-based YDF in the temperature range of 25 to $75^{\circ}C$. However, it is highlighted that in the high temperature range of over $75^{\circ}C$, the latter shows a less gain reduction rate than the former, thereby yielding higher relative output power by 3.3% for a 1060-nm signal, for example.
In this paper, we have studied the characteristics of stimulated Brillouin scattering (SBS) and mode instability (MI) in a ytterbium-doped polarization-maintaining fiber laser with master oscillator power amplifier configuration. We measured the laser output power and back-reflection spectrum for a variety of ytterbium-doped fibers and seed lights, to investigate the power-scaling limits of fiber lasers. By optimizing the laser structure, we demonstrated an all-fiber high-power polarization-maintaining fiber laser with near-diffraction-limited beam quality. The output power of 1.5 kW was achieved with a linewidth of 10 GHz, generated by pseudo-random binary sequence (PRBS) phase modulation. The beam quality M2 was about 1.15 at the maximum output power. The polarization extinction ratio (PER) was greater than 17 dB.
A single-and dual-wavelength switchable polarized Yb-doped double-clad fiber laser around 1120 nm based on a pair of fiber Bragg gratings (FBGs) is demonstrated. The polarization-maintaining (PM) linear cavity is composed of a double clad PM Yb-doped fiber (YDF) and a pair of PM FBGs. The laser can operate in stable dual-wavelength or wavelength-switching modes due to the polarization hole burning (PHB) and the spatial hole burning (SHB) enhanced by the PM linear cavity. In dual-wavelength operation, the two orthogonally polarized wavelengths are centered at 1118.912 nm and 1119.152 nm, with an interval of 0.24 nm and a signal to noise ratio (SNR) of 35 dB. The maximum output power is 14.67 W when the launched LD pump is 24 W corresponding to an optical efficiency of 61.1%. The lasing lines switchover may be realized by adjusting the polarization controller (PC) fitted in the cavity. The two single-wavelengths are 1118.912 nm and 1119.152 nm. When the injected LD pump is 24 W, the highest output powers are 7.68 W and 8.64 W corresponding to optical efficiencies of 32% and 36% respectively. The spectral linewidth of the lasing lines are 0.075 nm and 0.07 nm, and the average numerical values of PER aredB and 19.9 dB, respectively.
In this paper, we have experimentally demonstrated a 2-kW-class spectrally-beam-combined laser with high beam quality, using narrow-linewidth ytterbium-doped polarization-maintaining fiber amplifiers. Five fiber amplifiers with different center wavelengths were implemented for the spectrally-beam-combined laser. The center wavelengths of the five amplifiers were 1062, 1063, 1064, 1065, and 1066 nm, respectively. A phase-modulated laser diode was used as a seed source for each amplifier. The seed sources were modulated by filtered pseudorandom-bit-sequence (PRBS) signals 5 GHz in linewidth. The polarization-maintaining large-mode-area fiber with a core size of 30 ㎛ was used as a delivery fiber to mitigate the stimulated Brillouin scattering (SBS) effect. The laser beams from five amplifiers were spectrally combined by a multilayer dielectric diffraction grating. The maximum output power and beam quality M2 of the combined laser were measured to be 2.3 kW and 1.74, respectively.
Oh, Ye Jin;Park, Hye Mi;Park, Jong Seon;Park, Eun Ji;Kim, Jin Phil;Jeong, Hoon;Kim, Ji Won;Kim, Tae Hyoung;Jeong, Seong Mook;Kim, Ki Hyuck;Yang, Hwan Seok
Korean Journal of Optics and Photonics
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v.32
no.5
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pp.209-214
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2021
High-power continuous-wave operation of a Yb-doped double-clad fiber laser at 1018 nm, pumped by high-power diode lasers at 976 nm, is reported. Based on numerical calculation of the gain and laser signal power along the length of the Yb fiber, it is found that robust operation at 1018 nm can be achieved for a high Yb3+-ion excitation density greater than 11.5%, accompanied by high suppression of the feedback from the fiber's end facet. The Yb fiber laser constructed in house yields 626 W of continuous-wave output at 1018 nm for 729 W of incident pump power, corresponding to a slope efficiency of 86.6%. The prospect for power scaling is considered.
Park, Jong Seon;Park, Eun Ji;Oh, Ye Jin;Jeong, Hoon;Kim, Ji Won;Jung, Yeji;Lee, Kangin;Lee, Yongsoo;Cho, Joonyong
Korean Journal of Optics and Photonics
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v.32
no.4
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pp.147-152
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2021
We report high-power continuous-wave operation of a Yb-doped fiber laser at 1070 nm, pumped by high-power laser diodes at 976 nm. Based on theoretical calculation of the stimulated Raman scattering and temperature distribution in the fiber, we construct a bidirectionally pumped Yb-fiberlaser system incorporating a pair of fiber Bragg gratings and a cladding light stripper. The fiber laser yields 3.0 kW of continuous-wave output at 1070 nm in a diffraction-limited beam with M2 ≈ 1.26 for 4.1 kW of incident pump power, corresponding to a slope efficiency of 81.5%. The prospects for further power scaling are discussed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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