摻銩光纖激光器及相干合束方案研究.pdf

1、石英基摻銩光纖激光器發(fā)射譜覆蓋1.5～2.2微米波段，其中含有兩個大氣窗口和一個強(qiáng)水吸收峰，由于其波段位于眼安全區(qū)，因此，在激光醫(yī)療、遙感探測、激光雷達(dá)、軍事等方面具有廣泛的應(yīng)用前景，目前輸出功率正從百瓦級向千瓦級邁進(jìn)，成為近來激光領(lǐng)域里的一個研究熱點。 目前關(guān)于摻銩光纖激光器的研究大都采用實驗研究的方法，而建立數(shù)學(xué)模型對深入研究摻銩光纖激光器的性能優(yōu)化激光器設(shè)計具有重要的意義。本論文主要圍繞摻銩雙包層光纖激光器及相干合束進(jìn)行深

2、入的理論研究工作。一方面從激光器理論建模入手研究激光器的相應(yīng)參數(shù)對激光器性能的影響，得到的結(jié)論對摻銩激光器的設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。另一方面從理論上研究了相干合束的有效方案，利用多芯雙包層光纖、全光纖邁克爾干涉腔實現(xiàn)相干合束方案進(jìn)行了深入研究，得到了一系列的結(jié)果，為構(gòu)建高功率、高光束質(zhì)量輸出的摻銩激光器提供參考。 本論文的研究內(nèi)容及創(chuàng)新點主要包括以下幾個方面： 1.研究了摻銩離子的能級結(jié)構(gòu)，對摻銩光纖激光器的三種泵浦方案進(jìn)行了論

3、述，在研究每種泵浦方案的速率方程的基礎(chǔ)之上對常用泵浦方案3H6→3H4進(jìn)行理論推導(dǎo)得出了激光器中處于激發(fā)態(tài)與基態(tài)上銩離子數(shù)滿足的方程。 2.在研究泵浦方案基礎(chǔ)之上對790nm前向泵浦3H6→3H4方案進(jìn)行了編程仿真，得到了泵浦功率、光纖長度、摻雜濃度、損耗等因素對激光器性能的影響規(guī)律。 3.利用衍射理論得到了多芯雙包層光纖激光器的遠(yuǎn)場相干光光強(qiáng)理論模型，在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行了計算機(jī)仿真模擬，分析了纖芯數(shù)目、相鄰纖芯軸間距離、