高功率雙包層光纖激光的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、雙包層光纖激光器兼具了傳統(tǒng)固體激光器和光纖激光器的優(yōu)點(diǎn)，具有重要的研究價(jià)值和極大的應(yīng)用潛力。本文從理論和實(shí)驗(yàn)上對(duì)雙包層光纖激光器進(jìn)行了深入的研究，得到了一系列的研究成果。主要內(nèi)容為： 1．從穩(wěn)態(tài)速率方程，推導(dǎo)得出了雙包層光纖激光器的輸出特性與激光器各參數(shù)的關(guān)系解析表達(dá)式，對(duì)摻Y(jié)b<'3+>雙包層光纖激光器的輸出特性進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了光纖長度，腔鏡反射率，摻雜濃度以及激射波長等對(duì)激光器輸出性能的影響。對(duì)于超高功率雙包層光纖激光

2、器，其熱效應(yīng)開始值得考慮，本文從穩(wěn)態(tài)溫度分布方程出發(fā)，模擬了雙包層光纖激光器增益光纖內(nèi)部溫度分布，對(duì)影響光纖內(nèi)部溫度的因素進(jìn)行了分析。 2．利用高功率泵浦源，大模場面積八角形內(nèi)包層摻Y(jié)b<'3+>雙包層光纖研制了雙包層光纖激光器，獲得了38W的激光功率輸出，光譜中心波長為1091 nm。利用46所拉制的大模場面積摻Y(jié)b<'3+>雙包層光纖，獲得最高輸出功率為32.5 w的激光輸出，斜率效率為70.5％，光譜的中心波長為1.083

3、 μm?；贔-P濾波器原理，利用國產(chǎn)器件實(shí)現(xiàn)了多波長輸出的摻Y(jié)b<'3+>雙包層光纖激光器；輸出波長數(shù)可調(diào)，實(shí)驗(yàn)獲得了最多10個(gè)波長的同時(shí)輸出，激光輸出功率為1.5W。 3．采用國產(chǎn)器件，率先設(shè)計(jì)完成了全國產(chǎn)化的高功率雙包層光纖激光器樣機(jī)一臺(tái)，在入纖泵浦功率為18.63 w時(shí)獲得了12.73 w的輸出功率，斜率效率為76.9％。激光器對(duì)泵浦光的光-光直接轉(zhuǎn)換效率為45％。激光器具有非常穩(wěn)定的輸出，在長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，輸出功率波

4、動(dòng)小于0.5％。 4．對(duì)摻Y(jié)b<'3+>雙包層光纖激光器中的自脈動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行了深入研究，利用橫模拍頻理論解釋了多模雙包層光纖激光器時(shí)閾輸出脈沖的調(diào)制現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)上證明利用單模雙包層光纖，在特定泵浦條件下獲得較穩(wěn)定的自脈沖輸出。對(duì)于連續(xù)輸出光纖激光器如何消除自脈動(dòng)的影響進(jìn)行了探討。 5．提出在摻雜雙包層光纖上直接寫制光纖光柵思想，利用相位掩模法實(shí)現(xiàn)了雙包層光纖Bragg光柵的研制，在大模場面積的摻Y(jié)b<'3+>雙包層光纖中直接

5、寫制出了低反射率光纖Bragg光柵。對(duì)圓形內(nèi)包層雙包層光纖載氫增敏后，寫制出了高反射率的Bragg光柵。成功將寫制的雙包層光纖Bragg光柵用于摻Y(jié)b<'3+>雙包層光纖激光器的研制，獲得了窄線寬(<0.1nm)、穩(wěn)定的激光輸出，抑制了模式競爭現(xiàn)象，激光器輸出特性得到明顯改善。利用簡支梁對(duì)雙包層光纖光柵選頻光纖激光器進(jìn)行調(diào)諧，實(shí)驗(yàn)上獲得了寬范圍的連續(xù)可調(diào)諧雙包層光纖激光器運(yùn)轉(zhuǎn)，調(diào)諧范圍達(dá)15.6nm，在調(diào)諧過程中沒有出現(xiàn)啁啾現(xiàn)象，光譜線