全光纖脈沖摻鐿放大器.pdf

1、高功率脈沖光纖放大器具有光束質(zhì)量高、結(jié)構(gòu)緊湊、光纖輸出、散熱性能好等優(yōu)勢(shì),正廣泛運(yùn)用于精密加工、材料處理、醫(yī)療、激光雷達(dá)、太空通信等領(lǐng)域。本論文在國(guó)家科技部973項(xiàng)目“基于微結(jié)構(gòu)光纖的光電子功能器件的創(chuàng)新與基礎(chǔ)研究”和固體激光技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金項(xiàng)目“短脈沖雙包層光纖相干激光光源的研究”的支持下,對(duì)全光纖脈沖摻鐿放大器進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)上的研究和探索。主要包括： 1、分析了Yb3+的能級(jí)結(jié)構(gòu)和速率方程,用反轉(zhuǎn)粒子數(shù)和光子流強(qiáng)度來(lái)

2、描述脈沖放大過(guò)程的動(dòng)態(tài)速率方程,得到了動(dòng)態(tài)條件下的解,可求得脈沖放大后的能量及增益；對(duì)動(dòng)態(tài)條件下的解進(jìn)行深入的討論,討論分析了不同光脈沖強(qiáng)度下脈沖的變形和增益的變化。 2、對(duì)種子光分別采用單模摻鐿光纖進(jìn)行了單級(jí),雙級(jí)放大器預(yù)放大的實(shí)驗(yàn)研究。在單級(jí)摻鐿光纖放大器的實(shí)驗(yàn)中,對(duì)光纖長(zhǎng)度進(jìn)行了優(yōu)化選擇；在雙級(jí)放大器的研究中,對(duì)前后級(jí)泵浦功率進(jìn)行了合理的搭配,最終將平均功率0.5mW,重復(fù)頻率為50KHz,脈寬為20ns的信號(hào)光放大到27

3、.7mW,信噪比25dB的脈沖輸出,脈沖波形沒(méi)有變化,且保持較好的偏振態(tài)。同時(shí),我們通過(guò)級(jí)聯(lián)WDM的方法有效的保護(hù)了泵源。 3、分別利用兩種不同的泵浦耦合器和不同摻雜濃度的摻鐿雙包層光纖對(duì)信號(hào)光作進(jìn)一步放大,實(shí)現(xiàn)了高功率的瓦級(jí)全光纖脈沖輸出。第一方案所采用的側(cè)面泵浦耦合器具有特殊的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),對(duì)泵源形成有效的保護(hù),但其耦合效率不高；在較高的泵浦功率下實(shí)現(xiàn)了平均功率為2.12W、峰值功率為2.12kW的脈沖輸出。第二方案中泵浦合束器

4、由于其98％的耦合效率,在較低的泵浦功率下,也實(shí)現(xiàn)了平均功率2.10W的脈沖輸出。分析討論了不同摻雜濃度的光纖對(duì)脈沖形狀的影響。并對(duì)出現(xiàn)的次脈沖現(xiàn)象進(jìn)行了初步的分析。 4、理論分析了四波混頻效應(yīng)產(chǎn)生的條件,討論了多波長(zhǎng)摻鉺光纖激光器中光子晶體光纖引入的四波混頻效應(yīng)對(duì)模式競(jìng)爭(zhēng)的抑制和功率的均衡作用。寫(xiě)制了莫爾光柵并在激光腔內(nèi)用作選頻器件,基于其對(duì)溫度的敏感特性,實(shí)現(xiàn)了室溫下穩(wěn)定可調(diào)諧的雙波長(zhǎng)輸出；同時(shí),寫(xiě)制傾斜光柵,并對(duì)基于傾斜光