摻鐿雙包層光子晶體光纖激光器件的研究.pdf

1、近年來，在各種各樣的光纖中，光子晶體光纖(PCF)因其特殊的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)而具有獨(dú)特的光學(xué)特性和重用的應(yīng)用價(jià)值，也因此受到廣泛關(guān)注?；诠庾泳w光纖的高性能光纖有源器件成為近年來國際上的一個(gè)研究熱點(diǎn)。根據(jù)國內(nèi)外在光子晶體光纖有源器件方面的研究進(jìn)展情況，充分利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件，本文在以摻鐿光子晶體光纖為增益介質(zhì)的連續(xù)多波長輸出光纖激光器、高功率光纖放大器以及脈沖輸出光纖激光器等方面進(jìn)行了一系列系統(tǒng)的研究，主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　 1.高

2、功率多波長輸出摻鐿光子晶體光纖激光器的研究
　　 根據(jù)多光束干涉原理，研究了F-P腔濾波器的機(jī)理和濾波特性，簡(jiǎn)單闡述了光纖激光器獲得多波長輸出的常用方法、機(jī)理以及各自的優(yōu)缺點(diǎn)，為實(shí)驗(yàn)研究提供理論指導(dǎo)；利用從Crystal Fiber A/S公司購買的摻鐿大模面積PCF作為增益介質(zhì)，光纖端面和對(duì)信號(hào)激光高反的二色鏡構(gòu)成F-P腔濾波器選頻，實(shí)現(xiàn)多波長激光輸出；研究了不同入射角度時(shí)對(duì)激光器輸出波長的影響。其中，在小角度傾斜入射FPI時(shí)

3、激光器輸出波長數(shù)目最多為四個(gè)，功率672 mW，信噪比超過30dB；而在垂直入射FPI時(shí)，得到最多輸出波長數(shù)目為十一個(gè)，功率429 mW，激光器在七波長輸出時(shí)得到最大輸出功率1.89 W，斜率效率37.46％，但在1052～1072 nm之間存在潛在振蕩波長的缺失；而且在多波長輸出時(shí)波長間隔并不相等，與理論計(jì)算相一致。
　　 采用透鏡空間耦合的方式構(gòu)建了新型的環(huán)形腔摻鐿光子晶體光纖激光器，在腔中未插入選頻元件的情況下，研究了泵浦

4、光反饋強(qiáng)弱對(duì)激光器輸出特性的影響。依靠激光腔本身的選頻機(jī)理實(shí)驗(yàn)獲得了最多六波長激光輸出，最高輸出功率1.817W，斜率效率34.85％。
　　 2.高功率摻鐿光子晶體光纖放大器的實(shí)驗(yàn)研究
　　 根據(jù)增益光纖的特性，利用普通摻鐿單模光纖、光纖光柵和小功率LD研制了低功率輸出摻鐿光纖激光器作為放大器的種子光源，輸出波長分別為1040.5nm和1057.8nm，對(duì)應(yīng)的最大功率為88.1mW、77mW。然后利用摻鐿Yb大模面積P

5、CF為增益介質(zhì)，高功率LD為泵浦源(中心波長976nm)，構(gòu)建了反向泵浦摻Y(jié)b光子晶體光纖放大器，對(duì)兩種不同波長的種子光源放大器的輸出特性進(jìn)行了對(duì)比研究。在種子光波長為1040.5nm時(shí)獲得了最大1.083W的放大激光輸出，增益超過18dB，光光轉(zhuǎn)換效率12.8％，輸出激光有較高的偏振度，偏振消光比達(dá)8.4dB；更換種子光波長為1057.8nm時(shí)，放大器輸出特性優(yōu)于波長1040.5nm的。實(shí)驗(yàn)獲得最大1.522W的放大激光輸出，光光轉(zhuǎn)換

6、效率24.2％，增益大于24dB，且放大激光的信噪比劣化很小，噪聲指數(shù)小于1dB。
　　 3.高峰值功率調(diào)Q脈沖輸出摻鐿光子晶體光纖激光器的實(shí)驗(yàn)研究
　　 利用聲光調(diào)制器(AOM)作為Q調(diào)制器件進(jìn)行了調(diào)Q脈沖輸出摻鐿PCFL的實(shí)驗(yàn)研究，重點(diǎn)研究了兩種不同輸出方式對(duì)激光脈沖寬度及峰值功率的影響。在后向輸出結(jié)構(gòu)中，得到最窄脈沖寬度130ns，峰值功率0.31kW，而前向輸出結(jié)構(gòu)中最窄脈沖寬度180ns，峰值功率0.44kW，