掺镱增益导引—折射率反导引光纤的研究

论文摘要

双包层光纤激光器具有结构紧凑、散热条件简单、泵浦波长范围宽、高效率、高功率、寿命长等优点,在光通讯、工业加工、医疗、激光印刷与打标等领域有着广泛的应用。由于作为增益介质的光纤纤芯的一般较小,高功率光纤激光器的输出功率受到了限制。增益导引—折射率反导引（GG-IAG）光纤是一种新型结构光纤,以其大芯径、单模激光输出的特点,为解决这个瓶颈问题提供了新的方案。本文首先论述了GG-IAG光纤激光器的研究现状,接下来从泵浦方式的角度研究了不同泵浦方式泵浦GG-IAG光纤激光器的输出特性和温度分布,最后对掺Yb3+GG-IAG光纤进行了实验研究,主要工作有以下几个部分：1、应用Ido Kelosn的激光模型,建立掺Yb3+GG-IAG光纤激光器的速率方程组,并数值分析了双端面泵浦情况下的泵浦功率、光纤长度、增益分布等与输出功率的关系。2、研究了单点侧向泵浦掺Yb3+GG-IAG光纤激光器的特性,讨论了不同泵浦光分布条件下,光纤中的正反向激光功率分布,以及泵浦点位置变化对输出激光功率的影响。分析了空间多点泵浦掺Yb3+GG-IAG光纤激光器,将多点泵浦方式与端面泵浦方式进行比较,考察不同泵浦方式的激光输出特性的优缺点。3、建立掺Yb3+GG-IAG光纤激光器的热传导方程,在不忽略纵向热对流的前提下,推导热传导方程的解析解,并数值模拟了端面泵浦和空间多点泵浦GG-IAG光纤的温度特性,比较不同泵浦方式光纤温度改善的优劣。4、对掺Yb3+GG-IAG玻璃光纤端面处理技术进行了实验研究,得到良好光学质量的光纤端面。搭建掺Yb3+GG-IAG光纤激光器实验平台,分析不产生激光的原因,讨论解决方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 增益导引—折射率反导引（GG-IAG）光纤基本原理
• 1.3 国内外研究进展
• 1.4 本论文的主要工作
• 3+GG-IAG光纤激光器的输出特性'>第二章 不同泵浦方式泵浦掺Yb³⁺GG-IAG光纤激光器的输出特性
• 2.1 泵浦耦合技术
• 2.2 GG-IAG光纤激光器速率方程
• 2.3 数值分析方法
• 2.4 数值计算
• 2.5 双端面泵浦GG-IAG光纤激光器
• 2.6 侧面单点泵浦GG-IAG光纤激光器
• 2.7 空间多点泵浦GG-IAG光纤激光器
• 2.8 本章小结
• 3+GG-IAG光纤激光器的温度分析'>第三章 掺Yb³⁺GG-IAG光纤激光器的温度分析
• 3.1 引言
• 3.2 光纤激光器热效应理论模型
• 3.3 光纤激光器温度分布的解析解
• 3.4 计算参数
• 3.5 端面泵浦GG-IAG光纤激光器的温度分析
• 3.6 空间多点泵浦GG-IAG光纤激光器的温度分析
• 3.7 本章小结
• 3+GG-IAG光纤激光器的实验研究'>第四章 掺Yb³⁺GG-IAG光纤激光器的实验研究
• 4.1 光纤端面处理
• 4.2 LD端面泵浦GG-IAG光纤激光实验
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 课题展望
• 参考文献
• 致谢