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奚小明，杨保来，张汉伟，潘志勇，黄良金，王鹏，杨欢，史尘，
闫志平，陈子伦，王小林，韩凯，王泽锋，周朴，许晓军
（国防科技大学前沿交叉学科学院，南湖之光实验室，长沙 410073）
（通信作者：奚小明，xixiaoming@163.com；王小林，chinaphotonics@163.com；王泽锋，zefengwang_nudt@163.com；周朴，zhoupu203@163.com）
高功率光纤激光器具有光束质量好、转换效率高、热管理方便等优点，在激光切割、激光焊接、增材制造等工业领域有着广泛的应用需求。为了提高产品竞争力，国内创鑫激光、锐科激光等公司都推出了12 kW的低成本单模块光纤激光器以替代高成本的多模块功率合束光纤激光器。2022年，中国工程物理研究院和国防科技大学等单位也报道了基于级联泵浦的20 kW单链路全光纤激光器。相比于级联泵浦方案，半导体激光器（LD）直接泵浦光纤激光器具有高效率、小体积、低成本等突出优点，在工业应用中具有明显的竞争优势。
近期，国防科技大学光纤激光研究团队通过优化激光器方案，实现了LD直接泵浦的20 kW光纤激光输出。实验结构如图1所示，功率为510 W、中心波长为1080 nm的种子激光（Seed）经模场适配和包层滤除一体化器（MFA+CLS1）后进入放大器的双包层掺镱光纤（DCYDF）中。18组总泵浦功率约为23.4 kW的LD通过(18+1)×1反向泵浦/信号合束器（BPSC）注入到DCYDF中。输出激光经过包层光滤除器（CLS2）滤除包层光后由光纤端帽（QBH）输出。
图1 激光器结构示意图
实验结果如图2和图3所示。从图2可知，放大器输出功率随泵浦功率线性增长，当注入最大泵浦功率为23.3 kW时，最高输出功率为20.27 kW。在最高输出功率时，激光器光光效率为84.8%；在输出功率15kW时，测得光束质量M2为7左右。放大器输出光谱如图3所示，在最高功率时，激光器3dB线宽约为3.5nm，拉曼抑制比大于50 dB。未来将进行模式控制与光束质量优化，进一步提升激光器的亮度。
图2输出功率
图3激光光谱
致谢 感谢国家自然科学基金项目(61705266, 61905282, 62005315); 脉冲功率激光技术国家重点实验室主任基金（SKL 2020ZR04）对本项目的支持。
