高功率高效率2微米光纖激光器的研究.pdf

1、2的激光光源有著廣泛的應(yīng)用,包括基礎(chǔ)科學(xué)研究、工業(yè)、軍事、以及生物醫(yī)療。光纖激光器有著優(yōu)越的性質(zhì),但是實(shí)現(xiàn)2^ m高功率與效率光纖激光器仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。為了更好地理解激光器特性,本文利用理論模型,詳細(xì)研究了兩種2光纖激光器。
　　首先,我們建立了一個(gè)摻Tm光纖激光器模型來研究其溫度特性。模型考慮到了重要的能量轉(zhuǎn)換過程與光譜。這個(gè)模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得很好。通過這個(gè)模型,研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)溫度上升時(shí),子能級(jí)上的粒子的熱分布會(huì)使得激光器閾值增

2、加、輸出功率降低,但是當(dāng)采用強(qiáng)泵浦時(shí),其效果會(huì)減弱。低輸出耦合率與較長的工作波長也會(huì)減弱激光器對溫度的敏感性。此模型還被進(jìn)一步用于分析激光譜與光纖長度以及泵浦功率的關(guān)系。本文對于工作在千瓦功率時(shí)激光器的輸出功率和熱量分布也作了分析。
　　其次,本文建立了一個(gè)描述利用1.125 i m LD泵浦的摻Ho光纖激光器的理論模型。將交叉弛豫、能量上轉(zhuǎn)換、激發(fā)態(tài)吸收等重要能量轉(zhuǎn)移過程考慮進(jìn)去后,模型的輸出結(jié)果與實(shí)驗(yàn)符合地很好。研究發(fā)現(xiàn)激發(fā)態(tài)

3、吸收對激光器的性能有較大影響,交叉弛豫和能量上轉(zhuǎn)換的影響相對較小。通過這個(gè)模型,本文還對激光器的閾值與斜效率作了分析,并對光纖長度、輸出耦合率、泵浦波長、摻雜濃度等參數(shù)作了優(yōu)化。
　　此外,基于半導(dǎo)體可飽和吸收鏡,我們還建立了一臺(tái)高功率摻Tm光纖激光器。利用793 n m的激光二極管進(jìn)行泵浦,這臺(tái)激光器可以以17.58 M Hz的重復(fù)頻率產(chǎn)生穩(wěn)定的類噪聲脈沖。最大輸出功率為2.02 W,單脈沖能量為115 nJ。如此高的類噪聲脈沖