摻銩雙包層光纖激光器理論和實驗研究.pdf

1、Athesis(dissertation)submittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterTm3DopedDoublecladFiberLaserTheoreticalandExperimentalResearchByRongrongJiangSupervisor：ProfYiZhengScienceOpticsSchoolofInformationEngineeringMay2011

2、‘摘要摻銩雙包層光纖激光器理論和實驗研究摘要摻銩光纖激光器發(fā)射譜覆蓋15um至229m波段，其中含有兩個大氣窗口和一個強水吸收峰，由于其波段位于人眼安全區(qū)，所以被廣泛的應用于激光醫(yī)學、遙感探測、激光雷達、軍事等領域，是光纖激光器領域里的研究熱點。本文從理論和實驗方面對摻Tm3雙包層光纖激光器進行了研究。主要內容如下：l介紹摻銩光纖激光器的基本原理，歸納和闡述了雙包層光纖激光器的關鍵技術。研究了銩元素的能級結構特點，對其光譜特性進行了分析

3、，在此基礎上介紹了摻砌3光纖激光器的三種泵浦方案：3玩j3只、3也弓3皿、3風弓3只，并就三種泵浦方案的泵浦過程進行了分析。3見能級在其泵浦波長處的吸收截面遠大于3且和3只能級，3圾一3只泵浦方案屬于二能級系統(tǒng)，難以實現粒子數反轉，而3皿能級存在激發(fā)態(tài)吸收，理論得出3鞏一3風的泵浦方案較優(yōu)2理論上，從速率方程出發(fā)，建立了摻Tm3雙包層光纖激光器的理論模型，獲得了激光器泵浦閾值功率和輸出光功率的解析表達式。使用COMSOL軟件模擬出光在光

4、纖傳輸過程中的基模分布。在MATLAB仿真環(huán)境中，進一步分析泵浦光和信號光功率分布、光纖長度、后腔鏡反射率、閾值功率、摻雜濃度以及泵浦結構對輸出功率的影響。3實驗上，對實心雙包層光纖和光子晶體光纖端面進行研磨處理，并對比機器研磨和手工研磨兩種技術，改進和提高相關實驗操作技術。其次搭建和調試摻銩光纖激光器系統(tǒng)，采用前端泵浦技術，實現289W激光輸出，斜率效率為275％，不穩(wěn)定度為37％。關鍵詞：摻Tm3光纖激光器輸出特性摻雜濃度端面研磨穩(wěn)