摻Tm3+全光纖激光器的研究.pdf

1、輸出波長處在2μm波段的高功率摻Tm3+光纖激光器由于其效率高、光束質(zhì)量好、穩(wěn)定性高、體積緊湊，以及對(duì)人眼安全、處在水吸收峰和“大氣窗口”等特性，在生物醫(yī)學(xué)，激光探測(cè)、遙感、光通信，材料處理，軍事等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本論文的目的是利用本團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的摻Tm3+雙包層光纖制作一臺(tái)30W摻Tm3+全光纖激光器樣機(jī)。
　　本論文首先介紹了摻Tm3+全光纖激光器中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)和器件：線性全光纖結(jié)構(gòu)諧振腔、光纖光柵、雙包層光纖、光纖合束

2、器的基本原理，為后續(xù)全光纖激光器樣機(jī)實(shí)驗(yàn)做理論準(zhǔn)備。
　　從石英基質(zhì)光纖中Tm3+的能級(jí)出發(fā)，分析了Tm3+之間的相互作用和三種泵浦躍遷機(jī)制，在3H6→3H4泵浦機(jī)制下，模擬計(jì)算了摻Tm3+雙包層光纖長度和Tm3+摻雜濃度對(duì)泵浦光和激光在光纖中軸向分布的影響，計(jì)算了理論最佳摻Tm3+光纖長度和最佳Tm3+摻雜濃度。
　　在此理論工作基礎(chǔ)上，應(yīng)用改進(jìn)的化學(xué)汽相沉積法（MCVD）工藝，采用汽液相混合摻雜技術(shù)制備了摻Tm3+光纖預(yù)

3、制棒，并用光纖拉絲塔制備了摻雜濃度、高性能摻Tm3+光纖，在793nm處吸收系數(shù)高達(dá)4.408dB/m。在樣機(jī)制作實(shí)驗(yàn)中，解決了激光器的熱管理，光纖端面制備、光纖熔接、光纖涂覆，摻 Tm3+光纖長度優(yōu)化等技術(shù)難題。進(jìn)行了溫度對(duì)摻Tm3+光纖激光器性能影響實(shí)驗(yàn)和摻Tm3+光纖長度優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，在溫度為25℃環(huán)境中，摻Tm3+光纖最優(yōu)長度為3.6m，經(jīng)低反光柵輸出的最高功率為40.1W，閾值為1.1W，斜率效率達(dá)到63.47％，激光峰值波長為2