包層泵浦摻Tm3+光纖激光器的研究.pdf

1、采用包層泵浦技術，加上大功率多模半導體激光器工藝的快速發(fā)展與完善，光纖激光器在常溫下獲得了極高的輸出功率。熱問題是影響摻 Tm3+晶體激光器閾值、效率和輸出功率的主要因素，而摻 Tm3+硅基光纖激光器的摻 Tm3+光纖不需要復雜的主動冷卻設備，在常溫下即可獲得高效率的大功率激光輸出。本論文從理論和實驗兩個方面對摻 Tm3+硅基雙包層光纖激光器進行了研究工作。
　　討論了 Tm3+摻在四種常用激光晶體里的吸收光譜、熒光發(fā)射譜和Tm3

2、+摻在 ZBLAN、silica光纖基質中的吸收光譜、熒光發(fā)射譜，Tm3+在兩種光纖基質中的吸收光譜、熒光發(fā)射譜要明顯寬于Tm3+在四種晶體里的光譜。概述了強泵浦光纖激光器的輸出功率和閾值的解析表達式，分析了摻稀土離子雙包層光纖吸收泵浦光有效吸收系數(shù)的理論模型和計算有效吸收系數(shù)的簡化表達式。
　　從 Tm3+的穩(wěn)態(tài)速率方程出發(fā)，結合諧振腔結構特點，在輸出793nm的LD激光器作為泵浦源的情況下，給出了雙包層光纖激光器的振蕩閾值特性

3、、激光輸出特性和激光器諧振腔結構參數(shù)的關系。從理論上分析了3H6,3H4→3F4,3F4交叉弛豫過程降低摻 Tm3+硅基光纖激光器的閾值、提高激光器斜率效率的機理。3H6,3H4→3F4,3F4交叉弛豫過程可以使激光器的量子效率達到2，分析了摻雜濃度與加強摻 Tm3+硅基光纖激光器交叉弛豫過程的關系、摻雜濃度對光纖長度的影響。
　　詳細介紹了 LD單端泵浦摻 Tm3+硅基雙包層光纖激光器的實驗過程和實驗結果。研究了光纖長度、腔型結

4、構和光纖溫度對激光器閾值、斜率效率以及輸出激光光譜的影響。在實驗上對比了單程泵浦和雙程泵浦摻 Tm3+雙包層 LMA光纖激光器的閾值、斜率效率的變化，用 LD輸出的807.5nm激光作為泵浦源泵浦摻 Tm3+雙包層 LMA光纖獲得了高效的連續(xù)波激光輸出。
　　從速率方程出發(fā)，模擬了在1.06μm脈沖激光作為泵浦源時摻Tm3+硅基光纖激光器增益開關弛豫振蕩輸出近2μm脈沖激光的波形振蕩過程，模型中加入了 Tm3+在1.06μm作為泵