LD泵浦高功率掺镱(Yb3+)双包层光纤激光器理论与实验研究

论文摘要

激光二极管泵浦掺Yb3+双包层光纤激光器及相关的理论和技术是目前光纤激光器领域的一个重要的研究方向。本论文报告对LD泵浦的掺Yb3+光纤激光器所做初步理论研究并得出实验研究结果,概述了目前双包层光纤激光器的分类及国内外研究情况;分析了双包层光纤激光器的基本结构和工作原理及Yb3+独特的能级结构和光谱结构,并对Yb3+准四能级特性以及强泵浦的掺Yb3+的双包层光纤激光器进行了理论方面的研究,验证了阈值关系表达式和输出功率解析表达式。本论文注重对双包层光纤激光器实验参数进行理论优化,分析不同泵浦功率下、激光输出功率与实验参数间的关系,综合分析得出实验中的最佳光纤长度和最佳后腔镜反射率。本论文的实验部分采用典型F-P腔掺Yb3+双包层光纤激光器的实验装置,对掺Yb3+光纤激光器的输出特性进行了详细的实验研究,并在975nm激光二极管尾纤输出功率160W泵浦下,获得中心波长为1082.4nm、输出功率88W的激光、激光斜效率达到83%、光光转化效率为55%的实验结果。

论文目录

• 论文摘要
• ABSTRACT
• 绪论
• 第一章 光纤激光器原理及应用
• 1.1 光纤激光器
• 1.2 光纤激光器的分类
• 1.2.1 稀土掺杂光纤激光器
• 1.2.2 光纤非线性效应光纤激光器
• 1.2.3 晶体光纤激光器
• 1.2.4 染料（塑料）光纤激光器
• 1.3 影响掺杂光纤中激光效应的因素
• 1.3.1 基质材料的影响
• 1.3.2 稀土金属离子的浓度的影响
• 1.4 光纤激光器的优点及应用
• 1.4.1 光纤激光器的优点
• 1.4.2 光纤激光器的应用
• 第二章 双包层光纤激光器原理及结构
• 2.1 双包层光纤基本结构和工作原理
• 2.2 双包层光纤激光器的耦合方式
• 2.2.1 端面泵浦
• 2.2.2 侧面泵浦
• 2.3 双包层光纤激光器谐振腔的基本结构
• 2.3.1 F-P 腔
• 2.3.2 环形腔
• 2.4 双包层光纤激光器的特点及应用
• 2.4.1 双包层光纤激光器的特点
• 2.4.2 双包层光纤激光器的应用
• 2.5 双包层光纤激光器国内外研究现状
• 第三章 掺镱双包层光纤激光器理论分析
• 3+离子的受激辐射'>3.1 石英光纤中Yb³⁺离子的受激辐射
• 3+的能级结构及速率方程'>3.1.1 Yb³⁺的能级结构及速率方程
• 3+的吸收和发射截面'>3.1.2 Yb³⁺的吸收和发射截面
• 3+双包层光纤激光器的理论分析'>3.2 LD 泵浦掺Yb³⁺双包层光纤激光器的理论分析
• 3.2.1 速率方程
• 3.2.2 输入输出特性
• 3.3 双包层光纤激光器实验参数的理论优化
• 3+双包层光纤激光器的泵浦配置'>3.3.1 F-P 腔掺Yb³⁺双包层光纤激光器的泵浦配置
• 3.3.2 计算结果与分析
• 3+双包层光纤激光器的实验研究'>第四章 LD 泵浦掺Yb³⁺双包层光纤激光器的实验研究
• 4.1 实验装置
• 4.2 实验方案
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 泵浦源的P－I 特性
• 4.3.2 激光器输入输出关系
• 4.3.3 输出激光光谱图
• 4.3.4 实验中的关键问题
• 4.4 今后的实验研究与改进
• 参考文献
• 感谢