摻銩雙包層光纖激光器理論和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、Athesis(dissertation)submittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterTm3DopedDoublecladFiberLaserTheoreticalandExperimentalResearchByRongrongJiangSupervisor：ProfYiZhengScienceOpticsSchoolofInformationEngineeringMay2011

2、‘摘要摻銩雙包層光纖激光器理論和實(shí)驗(yàn)研究摘要摻銩光纖激光器發(fā)射譜覆蓋15um至229m波段，其中含有兩個(gè)大氣窗口和一個(gè)強(qiáng)水吸收峰，由于其波段位于人眼安全區(qū)，所以被廣泛的應(yīng)用于激光醫(yī)學(xué)、遙感探測(cè)、激光雷達(dá)、軍事等領(lǐng)域，是光纖激光器領(lǐng)域里的研究熱點(diǎn)。本文從理論和實(shí)驗(yàn)方面對(duì)摻Tm3雙包層光纖激光器進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容如下：l介紹摻銩光纖激光器的基本原理，歸納和闡述了雙包層光纖激光器的關(guān)鍵技術(shù)。研究了銩元素的能級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)其光譜特性進(jìn)行了分析

3、，在此基礎(chǔ)上介紹了摻砌3光纖激光器的三種泵浦方案：3玩j3只、3也弓3皿、3風(fēng)弓3只，并就三種泵浦方案的泵浦過(guò)程進(jìn)行了分析。3見(jiàn)能級(jí)在其泵浦波長(zhǎng)處的吸收截面遠(yuǎn)大于3且和3只能級(jí)，3圾一3只泵浦方案屬于二能級(jí)系統(tǒng)，難以實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，而3皿能級(jí)存在激發(fā)態(tài)吸收，理論得出3鞏一3風(fēng)的泵浦方案較優(yōu)2理論上，從速率方程出發(fā)，建立了摻Tm3雙包層光纖激光器的理論模型，獲得了激光器泵浦閾值功率和輸出光功率的解析表達(dá)式。使用COMSOL軟件模擬出光在光

4、纖傳輸過(guò)程中的基模分布。在MATLAB仿真環(huán)境中，進(jìn)一步分析泵浦光和信號(hào)光功率分布、光纖長(zhǎng)度、后腔鏡反射率、閾值功率、摻雜濃度以及泵浦結(jié)構(gòu)對(duì)輸出功率的影響。3實(shí)驗(yàn)上，對(duì)實(shí)心雙包層光纖和光子晶體光纖端面進(jìn)行研磨處理，并對(duì)比機(jī)器研磨和手工研磨兩種技術(shù)，改進(jìn)和提高相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)。其次搭建和調(diào)試摻銩光纖激光器系統(tǒng)，采用前端泵浦技術(shù)，實(shí)現(xiàn)289W激光輸出，斜率效率為275％，不穩(wěn)定度為37％。關(guān)鍵詞：摻Tm3光纖激光器輸出特性摻雜濃度端面研磨穩(wěn)