LD泵浦掺Nd3+双包层光纤激光器及其倍频特性的研究

论文摘要

诞生于60年代,发展于90年代后的光纤激光器凭借着自身的优势,已在工业加工、医疗、通信、军事等领域获得到了广泛的应用。对光纤激光器尤其是高功率掺Nd3+双包层光纤激光器可见光波段的研究具有重要的学术价值和现实意义,本文从理论和实验两方面对掺Nd3+双包层光纤激光器及其倍频特性进行了系统的研究,主要内容有：1.总结了双包层光纤激光器的国内外研究进展以及掺钕双包层光纤激光器发展历程和现状,介绍了光纤激光器的特点、应用领域,并对其发展趋势进行了分析。2.介绍了光纤激光器的工作原理,分析了双包层光纤中掺杂离子Nd3+的特性、双包层光纤的特点和工作原理,以及不同的截面形状内包层对泵浦光吸收效率的影响,并分析了双包层光纤激光器常用的泵浦抽运方式,比较了端面泵浦与侧面泵浦的优缺点,确定了实验采用的光纤类型、腔形结构和泵浦方式。3.对掺钕双包层光纤激光器及其倍频系统进行了总体设计。分析了泵浦源特性、增益光纤特性,从静态速率方程出发,借助matlab数学软件模拟了泵浦功率与光纤长度的关系,获得最佳光纤长度的理论值,并对双透镜耦合系统的耦合效率进行理论分析。从耦合波方程出发对倍频理论进行了探讨,对几种常用的倍频晶体进行了比较分析。给出了实验的倍频方案,并对各元件的镀膜情况进行详细说明。4.在理论研究与数值分析的基础上,进行了掺钕双包层光纤激光器及其倍频特性的实验研究。采用LD泵浦掺Nd3+双包层光纤,在最大入纤泵浦功率为14W时,获得了中心波长为1088nm、带宽小于2nm、最大功率为1.68W的近单模基频光输出,斜率效率为14.7%,光-光转换效率为12%,系统整体转换效率为9%。利用KTP晶体单次倍频,最终获得了24mW、中心波长为544nm的绿光激光输出,并对实验结果进行了详细分析。5.全文总结与展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 双包层光纤激光器的研究进展及发展现状
• 1.1.1 国外双包层光纤激光器研究成果简介
• 1.1.2 国内双包层光纤激光器研究成果简介
• 3+双包层光纤激光器的发展历程及现状'>1.1.3 掺Nd³⁺双包层光纤激光器的发展历程及现状
• 1.2 光纤激光器的特点、应用及发展趋势分析
• 1.2.1 光纤激光器的主要特点
• 1.2.2 光纤激光器的应用
• 1.2.3 光纤激光器的发展趋势分析
• 1.3 本文研究的主要内容
• 3+双包层光纤激光器的基本结构原理'>第二章 掺Nd³⁺双包层光纤激光器的基本结构原理
• 2.1 光纤激光器的工作原理
• 3+的特性研究'>2.2 双包层光纤中掺杂离子Nd³⁺的特性研究
• 2.3 双包层光纤的结构和特点
• 2.3.1 双包层光纤的基本结构和工作原理
• 2.3.2 不同形状的内包层对泵浦光吸收效率的影响分析
• 2.4 双包层光纤激光器的泵浦耦合方式
• 2.4.1 端面泵浦耦合技术
• 2.4.2 侧面泵浦耦合技术
• 2.5 本章小结
• 3+双包层光纤激光器及其倍频系统的设计'>第三章 掺Nd³⁺双包层光纤激光器及其倍频系统的设计
• 3.1 泵浦源、增益光纤及耦合系统
• 3.1.1 LD泵浦源特性
• 3+双包层光纤的特性参数及最佳光纤长度的确定'>3.1.2 掺Nd³⁺双包层光纤的特性参数及最佳光纤长度的确定
• 3.1.3 耦合系统的设计
• 3.2 倍频理论及倍频晶体的选择
• 3.2.1 倍频理论
• 3.2.2 相位匹配
• 3.2.3 倍频晶体的选择
• 3.3 掺钕光纤激光器倍频方案设计
• 3.4 膜系设计
• 3.5 本章小结
• 3+双包层光纤激光器及其倍频特性的实验研究'>第四章 掺Nd³⁺双包层光纤激光器及其倍频特性的实验研究
• 4.1 实验装置
• 4.1.1 泵浦源输出特性的测量
• 4.1.2 光纤端面的处理
• 4.1.3 透镜耦合效率的测量
• 4.1.4 基频光的测量
• 4.1.5 倍频绿光的测量
• 4.2 实验结果分析
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 实验中存在的问题分析和展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果
• 致谢