摻銩光纖激光器的理論研究.pdf

1、銩（Tm3+）離子具有豐富的能級結(jié)構(gòu)，通過控制泵浦光的波長和功率，摻銩光纖激光器可以產(chǎn)生1．8μm～2．1μm波長范圍的激光，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事以及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。其中大功率、高效率的2μm波段摻銩光纖激光器的研制是當(dāng)今的一個研究熱點。軍事上，它是激光雷達(dá)的關(guān)鍵組成部分；醫(yī)學(xué)上，可作為一種高精度的手術(shù)刀，其優(yōu)點是傷口創(chuàng)面小，出血少：通信上，除本身可作為空間光通信的光源外，還可作為泵浦源去抽運其它工作物質(zhì)，以產(chǎn)生4μm～5μm波長的

2、激光，應(yīng)用于空間光通信。 目前2μm波段摻銩光纖激光器研究的重點是如何改善效率，提高激光輸出功率和光束質(zhì)量。本文主要工作如下： （1）通過分析Tm3+離子能級結(jié)構(gòu)及其在各類玻璃基質(zhì)中的光譜吸收特性，了解摻銩光纖的制備過程，解讀國外相關(guān)文獻(xiàn)中已報道的摻銩光纖激光器模型，進(jìn)而對Tm3+離子摻雜濃度、光纖長度、泵浦工藝等人為可控制的、并對激光器性能會產(chǎn)生重大影響的參量、條件進(jìn)行分析和討論。 （2）在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行三種泵

3、浦方式下?lián)戒A光纖激光器的建模和仿真。著重討論交叉弛豫現(xiàn)象對泵浦光在1m長摻銩光纖中功率吸收的影響；不同摻雜濃度對泵浦光、激光沿光纖分布的影響；不同摻雜濃度對摻銩光纖最佳長度的影響以及摻雜濃度增長與交叉弛豫項之間的比例關(guān)系。 （3）利用實驗室現(xiàn)有條件搭建了793nm和980nm兩種激光泵浦下的摻銩光纖激光器的實驗系統(tǒng)，其中諧振腔采用光纖光柵對。利用經(jīng)液氮冷卻的氮氣對800nm的泵浦源降溫得到工作波長為793nm的泵浦激光，通過光斑