高功率摻鐿光纖主振蕩功率放大系統(tǒng)研究.pdf

1、種子源主振蕩功率放大(MOPA)系統(tǒng)具有高斜率效率、輸出脈沖特性可以通過(guò)種子光源控制等優(yōu)點(diǎn)，因而成為近年來(lái)高脈沖能量、高峰值功率脈沖激光輸出系統(tǒng)的主要方式。
　　本論文對(duì)采用摻鐿光纖的高功率MOPA進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)方面的研究，重點(diǎn)研究了工作在較低重復(fù)率脈沖輸出狀態(tài)的高功率脈沖MOPA系統(tǒng)。論文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　1.首次對(duì)泵浦功率100~1000W的超高功率連續(xù)和脈沖狀態(tài)摻鐿光纖放大器(YDFA)進(jìn)行了詳細(xì)的理論模

2、擬，分別研究了不同泵浦功率下，信號(hào)峰值、脈寬、重復(fù)率參數(shù)變化對(duì)放大效果的影響。模擬發(fā)現(xiàn)相鄰脈沖之間的放大自發(fā)輻射(ASE)功率增長(zhǎng)速度隨泵浦功率的增加而極快的增大，以至于脈沖重復(fù)率降到幾十kHz量級(jí)以下時(shí)，ASE功率超過(guò)了信號(hào)平均功率，這在普通高功率YDFA中觀察不到。
　　2.首次模擬分析了增益光纖中的ASE功率分布情況隨時(shí)間的演變過(guò)程，發(fā)現(xiàn)了正向ASE功率分布曲線的峰值位置隨著時(shí)間增加向光纖輸出端移動(dòng)的現(xiàn)象，由此解釋了正向AS

3、E功率增長(zhǎng)慢于反向ASE功率的原因，提出了“ASE建立時(shí)間”的概念。
　　3.首次模擬研究了脈沖泵浦狀態(tài)下，不同泵浦脈沖寬度對(duì)信號(hào)脈沖放大效果的影響，發(fā)現(xiàn)信號(hào)脈沖的放大效果并非一直隨泵浦脈寬的增加而增強(qiáng)，而是存在一個(gè)放大效果最強(qiáng)的泵浦脈寬；找到了不同泵浦功率下放大效果最強(qiáng)的泵浦脈沖寬度，綜合比較了不同泵浦脈寬進(jìn)行放大時(shí)的泵浦能量消耗、ASE功率、輸出脈沖峰值。
　　4.首次研究了脈沖泵浦YDFA中信號(hào)脈沖與泵浦脈沖的時(shí)間匹配

4、對(duì)放大效果的影響。發(fā)現(xiàn)當(dāng)信號(hào)脈沖峰值位于泵浦脈沖末尾時(shí)，能得到最強(qiáng)的放大效果；若信號(hào)脈沖注入時(shí)間略有延遲，放大效果會(huì)有比較明顯的減弱。而且發(fā)現(xiàn)泵浦功率越大時(shí)，信號(hào)脈沖經(jīng)過(guò)相同延遲時(shí)間之后，其放大效果減弱的程度越嚴(yán)重。
　　5.對(duì)摻鐿光纖MOPA系統(tǒng)的信號(hào)源激光器和采用脈沖泵浦方式的功率放大級(jí)分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)優(yōu)化放大級(jí)的泵浦脈沖寬度，成功把放大后輸出光的ASE功率降到了連續(xù)泵浦狀態(tài)下的1/8，同時(shí)信號(hào)脈沖峰值功率略高于連續(xù)泵