2μm波段无隔离器掺铥光纤激光器的实验研究

发布时间：2024-03-03 08:44

　　光纤激光器在近年来由于其结构紧凑,较高的光束质量受到工业界以及学术界的广泛关注。其中,掺铥光纤激光器凭借其可产生人眼安全波长的激光,决定了其在生物、医学等应用领域具有无可替代的地位。但是,由于其波长的特殊性以及技术的限制,导致了2μm波段的器件价格过高,这也极大程度上限制了掺铥光纤激光器的研究与应用。本文的主要工作为以下几点:1.本文分析了铥离子的能级结构,泵浦方式,并对其中的³H₆-³H₄泵浦方式进行了理论建模,对其速率方程进行推导,并最终通过MATLAB的syms函数求解方程,并进行仿真实验,讨论分析掺杂离子的浓度,光纤长度对掺铥光纤激光器的影响,着重分析了交叉弛豫现象对掺铥光纤吸收泵浦光性能的影响,并得出当掺杂浓度为324m105.6-′时,掺铥光纤最佳长度为14m,此时可以充分吸收泵浦光,使得掺铥光纤激光器的输出性能可以达到最优。2.用实验室自制的双锥结构光纤作为滤波器加入Theta腔掺铥光纤激光器系统中,成功激射出单波长、双波长和三波长激光:在1978.8nm波段激射出消光比为23dB,3...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究目的及其意义
    1.2 掺铥光纤激光器的研究进展
    1.3 掺铥光纤激光器的应用及特点
    1.4 论文主要内容
    1.5 论文创新点
    1.6 论文章节安排
第2章 掺铥光纤激光器的理论基础
    2.1 引言
    2.2 掺铥光纤激光器
        2.2.1 掺铥光纤激光器基本结构
        2.2.2 双包层掺铥光纤
        2.2.3 常用腔结构
        2.2.4 Theta腔
    2.3 掺铥光纤激光器性能影响因素
        2.3.1 泵浦功率
        2.3.2 光纤长度
        2.3.3 掺杂浓度
        2.3.4 光纤基质材料
    2.4 铥离子的能级结构及泵浦方式
        2.4.1 ³H₆-³F₄泵浦方式
        2.4.2 ³H₆-³H₅泵浦方式
        2.4.3 ³H₆-³H₄泵浦方式
        2.4.4 带交叉驰豫模型的数学分析
    2.5 掺铥光纤激光器性能指标
        2.5.1 输出功率
        2.5.2 阈值功率
        2.5.3 斜率效率
    2.6 双锥结构光纤
    2.7 本章小结
第3章 掺铥光纤激光器特性参数影响因素仿真结果及分析
    3.1 引言
    3.2 参数讨论
    3.3 交叉弛豫项对泵浦光吸收性能的影响
    3.4 不同掺杂浓度下正向泵浦光沿光纤的分布
    3.5 不同掺杂浓度下激光总功率沿光纤的分布
    3.6 本章小结
第4章 无隔离器Theta腔掺铥光纤激光器基础实验研究
    4.1 引言
    4.2 泵浦源测试
        4.2.1 泵浦源输出功率测试
        4.2.2 泵浦源输出光谱及稳定性测试
    4.3 相关元器件测试
        4.3.1 功率剥除器(CPS)损耗测试
        4.3.2 耦合器(Coupler1)测试
        4.3.3 耦合器(Coupler2)测试
    4.4 Theta腔掺Tm³⁺光纤激光器的实验方案设计
    4.5 Theta腔掺Tm³⁺光纤激光器的实验结果与分析
    4.6 本章小结
第5章 基于双锥光纤的无隔离器Theta腔掺Tm³⁺光纤激光器实验研究
    5.1 引言
    5.2 基于双锥光纤无隔离器Theta腔掺Tm³⁺激光器的改进实验方案
    5.3 基于双锥光纤滤波器的设计与制作
        5.3.1 双锥光纤
        5.3.2 双锥光纤的设计与制作
        5.3.3 双锥光纤滤波器性能测试
    5.4 基于双锥光纤滤波器的Theta腔掺Tm³⁺光纤激光器实验研究
        5.4.1 单波长输出激光光谱测试
        5.4.2 双波长输出激光光谱测试
        5.4.3 三波长输出激光光谱测试
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
附录A 部分实验设备
攻读学位期间取得的研究成果
致谢



本文编号：3917529