MOPA結(jié)構(gòu)大模場(chǎng)摻銩光纖激光器的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著對(duì)稀土摻雜光纖激光器探索研究的不斷深入及其應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展的需求，高功率稀土摻雜光纖激光器的發(fā)展面向?qū)π虏ǘ蔚奶剿鳌?μm波段激光處于人眼安全波段及大氣傳輸窗口，且處在水分子及塑料材料的吸收峰，被廣泛應(yīng)用在激光雷達(dá)、醫(yī)療、激光加工以及光學(xué)參量振蕩等領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)對(duì)2μm波段激光的最新研究進(jìn)展表明，實(shí)現(xiàn)該波段光纖激光輸出的最佳方案為摻銩、摻鈥光纖激光器，均已實(shí)現(xiàn)千瓦級(jí)高功率輸出，所采用的方案為MOPA技術(shù)方案。然而，相比1μ

2、m波段激光的發(fā)展，2μm波段激光自2010年未見(jiàn)功率提升的相關(guān)報(bào)道。2μm波段激光功率提升面臨怎樣的困難，基于此，對(duì)大模場(chǎng)MOPA結(jié)構(gòu)摻銩光纖激光展開(kāi)了深入的理論與實(shí)驗(yàn)研究。
　　論文回顧了國(guó)內(nèi)外在2μm波段連續(xù)光纖激光方面的進(jìn)展，介紹了高功率MOPA技術(shù)方案的研究現(xiàn)狀。概括了2μm光纖激光器的實(shí)現(xiàn)方法，并以摻銩光纖激光器為例，闡述了大模場(chǎng)MOPA結(jié)構(gòu)摻銩光纖激光器功率提升問(wèn)題的重要意義。
　　總結(jié)了高功率光纖激光功率提升的

3、受限因素以及提升途徑，并結(jié)合主要受限因素，對(duì)2μm波段連續(xù)波摻銩、摻鈥激光器的極限功率進(jìn)行了數(shù)值仿真。計(jì)算表明級(jí)聯(lián)泵浦方式下的摻銩光纖激光器以及摻鈥光纖激光器的極限功率分別是56.6kW和70.2kW，從理論上得出了2μm波段激光較1μm波段激光更具高功率輸出優(yōu)勢(shì)，且當(dāng)前主要受限因素為泵浦源亮度；同時(shí)，得出了級(jí)聯(lián)泵浦方案高功率輸出優(yōu)勢(shì)等結(jié)論。
　　開(kāi)展了MOPA結(jié)構(gòu)大模場(chǎng)摻銩光纖激光器的實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)合摻銩激光放大器速率方程的空間傳

4、輸模型，設(shè)計(jì)高功率摻銩光纖激光器的實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)中通過(guò)對(duì)系統(tǒng)功率、光譜以及時(shí)域特性進(jìn)行監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)了ASE是MOPA結(jié)構(gòu)摻銩光纖激光功率提升的重要受限因素，過(guò)強(qiáng)的ASE引起的時(shí)域不穩(wěn)定性以及自激振蕩現(xiàn)象限制了系統(tǒng)功率的進(jìn)一步提升。于此同時(shí)，開(kāi)展了十瓦量級(jí)的醫(yī)療拓展試驗(yàn)，驗(yàn)證了2μm波段在激光醫(yī)療中的潛在發(fā)展。
　　開(kāi)展了ASE對(duì)摻銩光纖激光器時(shí)域特性影響的實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證了反向自注入ASE對(duì)摻銩光纖激光器系統(tǒng)時(shí)域特性影響最大，并在此基礎(chǔ)