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Tm-Doped Fiber Lasers: Fundamentals and Power Scaling

机译：掺Tm的光纤激光器：基本原理和功率缩放

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We describe fundamental measurements of the properties of thulium (Tm)-doped silica and power scaling studies of fiber lasers based on the material. Data on the high-lying Tm:silica energy levels, the first taken to our knowledge, indicate that pumping at 790 nm is unlikely to lead to fiber darkening via multiphoton excitation. Measurement of the cross-relaxation dynamics produces an estimate that, at the doping levels used, as much as 80% of the decay of the Tm level pumped is due to cross relaxation. Using a fiber having a 25- $mu$m-diameter, 0.08 numerical aperture (NA) core, we observed fiber laser efficiencies as high as 64.5% and output powers of 300 W (around 2040 nm) for 500 W of launched pump power, with a nearly diffraction-limited beam. At these efficiencies, the cross-relaxation process was producing 1.8 laser photons per pump photon. We generated 885 W from a multimode laser using a 35-$mu$ m, 0.2-NA core fiber and set a new record for Tm-doped fiber laser continuous-wave power.
机译：我们描述了掺th（Tm）的二氧化硅的性能的基本测量以及基于该材料的光纤激光器的功率定标研究。关于高层Tm：二氧化硅能级的数据（我们首先了解到）表明，在790 nm处泵浦不太可能通过多光子激发导致纤维变黑。交叉松弛动力学的测量得出这样的估计：在所使用的掺杂水平下，泵浦的Tm水平衰减的80％之多归因于交叉弛豫。使用直径为25-μm，0.08数值孔径（NA）纤芯的光纤，对于500 W的发射泵浦功率，我们观察到光纤激光器的效率高达64.5％，输出功率为300 W（约2040 nm） ，具有接近衍射极限的光束。在这些效率下，交叉松弛过程每个泵浦光子产生1.8个激光光子。我们使用35-μm的0.2-NA芯光纤从多模激光器产生885 W，并创造了Tm掺杂光纤激光器连续波功率的新记录。

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