摻銩光纖激光器的理論研究.pdf

1、銩（Tm3+）離子具有豐富的能級(jí)結(jié)構(gòu)，通過(guò)控制泵浦光的波長(zhǎng)和功率，摻銩光纖激光器可以產(chǎn)生1．8μm～2．1μm波長(zhǎng)范圍的激光，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事以及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。其中大功率、高效率的2μm波段摻銩光纖激光器的研制是當(dāng)今的一個(gè)研究熱點(diǎn)。軍事上，它是激光雷達(dá)的關(guān)鍵組成部分；醫(yī)學(xué)上，可作為一種高精度的手術(shù)刀，其優(yōu)點(diǎn)是傷口創(chuàng)面小，出血少：通信上，除本身可作為空間光通信的光源外，還可作為泵浦源去抽運(yùn)其它工作物質(zhì)，以產(chǎn)生4μm～5μm波長(zhǎng)的

2、激光，應(yīng)用于空間光通信。 目前2μm波段摻銩光纖激光器研究的重點(diǎn)是如何改善效率，提高激光輸出功率和光束質(zhì)量。本文主要工作如下： （1）通過(guò)分析Tm3+離子能級(jí)結(jié)構(gòu)及其在各類玻璃基質(zhì)中的光譜吸收特性，了解摻銩光纖的制備過(guò)程，解讀國(guó)外相關(guān)文獻(xiàn)中已報(bào)道的摻銩光纖激光器模型，進(jìn)而對(duì)Tm3+離子摻雜濃度、光纖長(zhǎng)度、泵浦工藝等人為可控制的、并對(duì)激光器性能會(huì)產(chǎn)生重大影響的參量、條件進(jìn)行分析和討論。 （2）在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行三種泵

3、浦方式下?lián)戒A光纖激光器的建模和仿真。著重討論交叉弛豫現(xiàn)象對(duì)泵浦光在1m長(zhǎng)摻銩光纖中功率吸收的影響；不同摻雜濃度對(duì)泵浦光、激光沿光纖分布的影響；不同摻雜濃度對(duì)摻銩光纖最佳長(zhǎng)度的影響以及摻雜濃度增長(zhǎng)與交叉弛豫項(xiàng)之間的比例關(guān)系。 （3）利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件搭建了793nm和980nm兩種激光泵浦下的摻銩光纖激光器的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其中諧振腔采用光纖光柵對(duì)。利用經(jīng)液氮冷卻的氮?dú)鈱?duì)800nm的泵浦源降溫得到工作波長(zhǎng)為793nm的泵浦激光，通過(guò)光斑