论文题目: 全光纤型包层泵浦掺镜离子光纤激光器的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 激发态物理
作者: 张亮
导师: 许武,王立军
关键词: 包层泵浦,光纤光栅,双包层光纤,镜掺杂
文献来源: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
发表年度: 2005
论文摘要: 包层泵浦光纤激光器是近年来发展起来的一种新型激光器件,它以优良的性能在光通信、光传感、工业加工、医疗以及军事等领域中发挥着显著的作用。同传统光纤激光器相比,包层泵浦技术的采用,极大提高了泵浦光的利用效率,推动了高性能光纤激光器的发展。目前,对各类高性能的光纤激光器的研制开发和应用研究,已成为激光领域的一个研究热点。伴随包层泵浦光纤激光器的相关技术的进步和性能的提高,这种新型的高效率、长寿命、小体积、高性能光纤激光器正逐步取代体积庞大的激光器（如CO2和YAG激光器等）,成为激光家族的主体。对高性能包层泵浦光纤激光器的研究与开发已成为我国装备技术的新亮点。 本论文首先对包层泵浦光纤激光器的工作原理进行了阐述,分析了包层泵浦光纤激光器的关键技术和工艺方法;概括性评述了包层泵浦光纤激光器研究进展和应用前景。 包层泵浦技术的采用为光纤激光器的各项性能指标的提高提供了有利的支持。因此在本论文中采用几何光学和纤维光学模式理论的方法,分析了不同内包层结构的双包层光纤对包层泵浦光纤激光器性能的影响,建立了理论模型,设计了即适应于包层泵浦方法,又能够提高输出光质量的掺杂多包层光纤结构。 依据稀土离子的吸收、发射特性,以及固体激光泵浦原理。从速率方程和传输方程出发,建立了包层泵浦掺镱离子双包层光纤激光器的理论模型,获得了激光器泵浦阈值功率、输出光功率和斜率效率的解析表达式。利用MATLAB、MathCAD,ORIGIN等软件程序,结合具体参量数值对实验进行了模拟分析,分析了光纤长度、腔镜反射率、泵浦方式、纤芯掺杂浓度等因素对激光器阈值、输出功率、斜率效率的影响,为光纤激光器的优化设计提供了理论基础。 针对全光纤型包层泵浦掺镱(Yb3+)离子双包层光纤激光器的结构要求,设计了线性光纤光栅F-P谐振腔结构,分析了光纤光栅F-P谐振腔的基本特性。并全面介绍了光纤光栅的原理,制备工艺方法。利用相位掩模法进行了光纤光栅制备试验,分析了所制备的单模和多模光纤光栅的光谱特性、温度特性、应力特性。 利用设计和制备的线性光纤光栅F-P腔结构,以及端面泵浦耦合方式,建立了全光纤型包层泵浦掺镱离子光纤激光器的实验装置及测试方法。得到了连续输出7.5W,斜效率62.6%,以及近衍射单模（TEM00）激光输出。同时依据受激布里渊散射（SBS）的调Q原理,利用脉冲泵浦,进行了脉宽压缩实验,实现了脉宽为400ns,压缩因子为70的脉冲激光输出。 分析了相干光纤激光器和光子晶体光纤激光器等新型包层泵浦光纤激光器的基本原理及发展现况,为更高性能包层泵浦光纤激光器提供了新的思路。 最后,作者对全文工作进行了总结,并对下一步工作进行了展望。
论文目录:
摘要
abstract
目录
第一章 绪论
1．1 光纤激光器的概述
1．2 光纤激光器的国内外发展状况
1．3 光纤激光器的基本原理及关键技术
1．4 光纤激光器的优点
1．5 光纤激光器的应用
1．6 本论文的主要研究内容
参考文献
第二章 光纤激光器的基本原理
2．1 光纤激光器的基本原理
2．2 掺镱离子(Yb~(3+))双包层光纤特征研究
2．3 光纤激光器的谐振腔设计
2．4 光纤激光器的泵浦源设计
参考文献
第三章 光纤的工作原理及其特性分析
3．1 光纤结构和工作原理
3．2 双包层光纤结构的基本特性
3．3 新型大模场多包层光纤的结构设计
参考文献
第四章 掺稀土离子光纤激光器理论及特性分析
4．1 稀土离子掺杂光纤激光器的理论模型
4．2 双包层光纤激光器的主要参量及其基本特性
4．3 双包层光纤激光器的阈值特性研究
4．4 双包层光纤激光器输出特性研究
4．5 泵浦方式对光纤激光器性能的影响
参考文献
第五章 光纤光栅谐振腔的原理及特征分析
5．1 光纤光栅的耦合模理论
5．1．1 光纤光栅的结构
5．1．2 Bragg光纤光栅耦合模方程和特性
5．2 光纤光栅谐振腔的原理及特性分析
5．2．1 光纤光栅的选频原理分析
5．2．2 光纤光栅F-P谐振腔原理分析
5．2．3 光纤光栅F-P谐振腔特性分析
参考文献
第六章 紫外写入光纤光栅的实验研究
6．1 锗硅光纤的增敏原理及实验
6．2 紫外写入光纤光栅的实验技术
6．3 相位掩膜板设计
6．4 相位掩模法制作Bragg光纤光栅的实验
6．4．1 光纤光栅的特性实验
6．4．2 单模光纤Bragg光栅的特性分析
6．4．3 多模光纤Bragg光栅的制备及其特性分析
参考文献
第七章 包层泵浦掺镱离子光纤激光器的实验研究
7．1 全光纤化结构包层泵浦光纤激光器设计
7．2 全光纤型掺Yb~(3+)连续光纤激光器实验研究
7．3 全光纤型掺Yb~(3+)脉冲光纤激光器实验研究
7．3．1 SBS调Q理论
7．3．2 基于SBS的掺Yb~(3+)光纤激光器脉冲压缩实验
参考文献
第八章 新型高功率光纤激光器的实现及其特性分析
8．1 相干输出光纤激光器及其进展
8．2 光子晶体光纤激光器及其进展
8．3 关键技术和发展趋
参考文献
总结
在读期间参加课题情况
在读期间发表论文及专利情
致谢
发布时间: 2006-03-14
参考文献
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