耦合式光纤激光器阵列的实验研究

论文摘要

激光技术的发展趋势是，小型化、集成化、实用化，提高功率和能量，改善光束质量，探索新的工作机制和工作物质等。高功率光纤激光器无论在效率、体积、冷却和光束质量等方面，均比同等功率水平的气体激光器和二极管泵浦全固态激光器有显著改善，在多个领域中都有潜在的应用前景，随着研究的深入，可望替代现有体积庞大的气体激光和常规的固体激光系统。要实现高功率光纤激光器，有必要研究光纤激光的组合相干叠加技术，其中一个有效的方法就是采用光纤激光器阵列，由多个相同的光纤耦合，获得相干输出。 本文研究了一种干涉型光纤激光器阵列——耦合式光纤激光器阵列，即利用耦合器在光纤激光器结构内部实现耦合的光纤激光器阵列。本文首先设计了一个分布布拉格反射光纤激光器，通过实验测得其光谱谱线，了解了光纤激光器的一些基本特性。本文以两支光纤激光器通过内部耦合形成的耦合式光纤激光器阵列为实例，通过实验测量泵浦功率值和各项输出功率值，研究分析耦合输出效率的稳定性，实验结果表明，在实验范围内，其耦合输出功率基本上等价于两泵浦激光器单独工作时的两个独立输出光束相干后的输出功率，且相干度较稳定，即其耦合输出效率相对较稳定；且在实验范围内，总泵浦效率、总输出功率与泵浦功率比值成递增(或递减)关系(未达到饱和增益的情况下)。本文还在此基础上，通过改变其中一支光纤激光器的掺铒光纤的长度，再重复测量泵浦功率值和各项输出功率值，研究了掺铒光纤长度差对输出功率、耦合效率和泵浦效率的影响，实验结果表明，在实验范围内，掺铒光纤长度差的变化时，相干耦合输出仍然会出现，但掺铒光纤长度差的变化影响相干程度，即掺铒光纤长度差增大，相干度下降；且掺铒光纤长度差越大，总泵浦效率和总输出功率越小，它们之间不是线性关系。耦合式光纤激光器阵列结构新颖，是一种较容易实现阵列耦合输出的结构。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题的意义
• 1.3 本文研究的内容
• 第二章 光纤激光器和耦合式光纤激光器阵列
• 2.1 光纤激光器
• 2.1.1 光纤激光器的组成部分
• 2.1.2 光纤激光器的工作原理
• 2.2 分布布拉格反射光纤激光器
• 2.3 耦合式光纤激光器阵列
• 2.4 本章小结
• 第三章 分布布拉格反射光纤激光器的设计与实验
• 3.1 分布布拉格反射光纤激光器的设计
• 3.2 分布布拉格反射光纤激光器的实验
• 3.3 本章小结
• 第四章 泵浦功率对耦合式光纤激光器阵列影响的实验研究
• 4.1 实验目的和内容
• 4.2 实验结果和讨论
• 4.2.1 泵浦激光器的特性测试
• 4.2.2 实验数据
• 4.2.3 相干耦合输出的讨论
• 4.2.4 总泵浦效率和总输出功率
• 4.3 实验结论
• 4.4 本章小结
• 第五章 增益长度对耦合式光纤激光器阵列影响的实验研究
• 5.1 实验目的和内容
• 5.2 实验数据及处理
• 5.2.1 实验数据
• 5.2.2 相干性
• 5.2.3 总泵浦效率和总输出功率
• 5.2.4 输出光谱
• 5.3 本章小结
• 第六章 全文总结
• 6.1 本论文完成的工作
• 6.2 工作中的不足及展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 附录