论文题目: 双包层光纤激光器及放大器研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 光学
作者: 李丽君
导师: 袁树忠,刘艳格
关键词: 双包层布拉格光纤光栅,光敏性,双包层光纤激光器,线形腔光纤激光器,双折射效应,谐振非线性效应,共掺,双包层光纤放大器
文献来源: 南开大学
发表年度: 2005
论文摘要: 利用包层泵浦技术能够将大功率的多模泵浦光有效地耦合到双包层光纤中，提高了光-光转化效率，降低了成本，使大功率光纤激光器和光纤放大器的实现成为可能。对双包层光纤激光器和放大器的研究工作，必将推动他们在光纤通信、工业、航空航天、生命科学、精密仪器、数据业务等领域获得更广泛的应用。同时，这种发展也需要对双包层激光器和放大器在结构、器件体积、稳定性、线宽和输出功率等性能的完善进行研究。 基于上述情况，结合国家自然科学基金重点项目“双包层光纤光子器件及其应用研究（批准号：60137010）”和科技部863计划资助项目“通信领域高效、高功率包层泵浦光纤激光器件（2003AA312100）”，以双包层光纤激光器和放大器为主要研究对象，主要工作如下： 一、对多种双包层光纤进行载氢，实验研究了载氢后的双包层光纤的光敏性，得出双包层光纤有效折射率、折射率调制随紫外曝光量之间的关系曲线。 二、以载氢双包层光纤光敏性的实验研究为依据，在双包层光纤上利用相位掩模法制作了多种反射率的双包层布拉格光纤光栅，光栅的最高反射率可以达到99.9％。并利用二次曝光法在双包层光纤上制作了Moiré光纤光栅。利用Moiré光纤光栅制作了掺Yb3+双波长双包层光纤激光器。 三、在不同温度下对载氢双包层布拉格光纤光栅进行退火，对其衰变过程进行了实验研究，并得到实验曲线，该实验结果对研究双包层光纤光栅的温度、反射波长、衰变时间等特性具有指导意义。 四、理论和实验研究了双包层光纤光栅的谐振非线性特性，利用在双包层光纤内包层中传播的很强的剩余泵浦光使双包层光纤光栅产生谐振非线性效应，实验观测到了随着泵浦光的增强而导致的光栅反射波长的变化。 五、对内包层截面形状为矩形的双包层光纤光栅在应力作用下的双折射效应进行了理论和实验研究。利用自制的装置对光栅的短轴施加应力，实验观察到了这种光纤光栅的双折射现象，实验中通过调节偏振控制器观察到两个相互垂直的线偏振光所对应的布拉格波长间隔随应力的增加而变大，间隔最大可达0.8nm。研究了两个偏振方向光所对应布拉格波长向长波漂移量与应力间的关系曲线。并利用该双包层光纤光栅做为输出腔镜研制了波长可调谐输出的掺Yb3+双包层光纤激光器。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 包层泵浦技术
1.1.1 双包层光纤的结构与特性
1.1.2 双包层光纤的研究进展
1.1.2.1 大模场面积掺镱双包层光纤
1.1.2.2 保偏的大模场面积双包层光纤(PM-LMA-DCF)
1.1.3 包层泵浦技术中的耦合方式
1.2 双包层光纤激光器及放大器的研究概况
1.2.1 国外双包层光纤激光器发展状况
1.2.2 国内的研究动态
1.2.3 双包层光纤激光器的谐振腔结构
1.2.3.1 线形腔单端泵浦双包层光纤激光器
1.2.3.2 线形腔双端泵浦双包层光纤激光器
1.2.3.3 全光纤掺镱环形腔双包层激光器
1.2.4 双包层光纤放大器的研究概况
1.3 包层泵浦技术的应用前景
1.4 本论文的主要内容
第二章 双包层光纤光栅的原理与制作研究
2.1 布拉格光纤光栅的基本原理及制作方法
2.1.1 耦合模理论
2.1.2 光纤光栅的制作技术
2.2 双包层光纤的光敏性研究
2.2.1 光纤的光敏性研究
2.2.2 提高光敏性的方法
2.2.2.1 光纤载氢
2.2.2.2 退火
2.2.3 双包层光纤的光敏性测量实验
2.3 双包层光纤光栅的制作
2.3.1 在掺Yb~(3+)双包层光纤上写光栅实验
2.3.2 在载氢的双包层光纤上写光栅实验
2.3.3 双包层Moiré光纤光栅的制作
2.3.3.1 Moiré光纤光栅的结构
2.3.3.2 双包层Moiré光纤光栅的制作
2.4 本章小结
第三章 双包层光纤光栅的特性研究
3.1 双包层光纤光栅的热温度特性研究
3.1.1 光纤布拉格光栅的衰变过程
3.1.2 双包层布拉格光栅的衰变实验研究
3.2 双包层光纤光栅的非线性特性研究
3.2.1 掺杂稀土元素光纤光栅的谐振非线性特性
3.2.2 双包层光纤光栅的谐振非线性实验研究
3.3 矩形外包层结构双包层光纤光栅的双折射特性研究
3.3.1 矩形外包层结构双包层光纤光栅的双折射特性
3.3.2 矩形外包层结构双包层光纤光栅双折射特性的实验研究
3.4 本章小结
第四章 掺Yb~(3+)双包层光纤激光器理论及实验研究
4.1 双包层光纤激光器的理论研究
4.1.1 掺Yb~(3+)光纤激光器能级结构原理
4.1.1.1 Yb~(3+)的能级结构及速率方程
4.1.2 Yb~(3+)的吸收和发射截面
4.1.3 掺Yb~(3+)双包层光纤激光器的理论分析
4.1.4 激光器结构参量对输出特性的影响
4.1.4.1 激光腔内泵浦激光沿着光纤长度方向上的变化
4.1.4.2 输出的信号激光与泵谱激光的关系
4.1.4.3 光纤中的损耗对增益光纤最佳长度影响
4.1.4.4 光纤掺杂浓度对谐振腔长度的影响
4.1.4.5 光纤长度对激光输出波长的影响
4.2 双包层光纤光栅选频掺Yb~(3+)双包层光纤激光器
4.2.1 双包层光纤光栅做为输出腔镜掺Yb~(3+)双包层光纤激光器的实验研究
4.2.2 全光纤化谐振腔掺Yb~(3+)双包层光纤激光器
4.3 波长可调谐掺Yb~(3+)双包层光纤激光器实验研究
4.3.1 光纤光栅调谐掺Yb~(3+)双包层光纤激光器
4.4 双波长掺Yb~(3+)双包层光纤激光器
4.4.1 双包层Moiré光纤光栅选频双波长掺Yb~(3+)光纤激光器
4.4.2 双波长掺Yb~(3+)矩形双包层光纤激光器
4.5 本章小结
第五章 Er~(3+)／Yb~(3+)共掺双包层光纤激光器及放大器的实验研究
5.1 双包层Er~(3+)／Yb~(3+)共掺光纤激光器的稳态特性分析
5.1.1 速率方程
5.1.2 稳态时输出功率的数值分析
5.1.2.1 功率传输的速率方程
5.1.2.2 泵浦功率、信号激光功率与光纤长度的关系
5.1.2.3 输出功率与后腔镜反射率R_3,R_2的关系
5.2 Er~(3+)／Yb~(3+)共掺双包层光纤激光器的实验研究
5.2.1 实验装置
5.2.2 实验结果及讨论
5.3 Er~(3+)／Yb~(3+)共掺双包层光纤放大器的实验研究
5.3.1 实验装置
5.3.2 实验结果和分析
5.4 本章小结
总结和展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术文章
致谢
发布时间: 2006-10-30
参考文献
- [1].掺镱单包层和双包层光纤及其激光器的研究[D]. 宁鼎.南开大学2001
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- [4].光纤光栅特性和光子晶体光纤熔接损耗研究[D]. 徐中南.国防科学技术大学2011
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- [4].通信系统中光纤激光器及光纤放大器的研究[D]. 赵春柳.南开大学2002
- [5].掺镱双包层光纤激光器的研究[D]. 詹仪.郑州大学2007
标签：双包层布拉格光纤光栅论文; 光敏性论文; 双包层光纤激光器论文; 线形腔光纤激光器论文; 双折射效应论文; 谐振非线性效应论文; 共掺论文; 双包层光纤放大器论文;