近紅外超連續(xù)譜光源非相干合束研究.pdf

1、超連續(xù)譜光源寬光譜、高亮度的優(yōu)異性能使其在通信技術(shù)、光譜學(xué)、計量學(xué)、生物醫(yī)學(xué)及光電對抗等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景。在光纖放大器中直接產(chǎn)生超連續(xù)譜是獲得高功率超連續(xù)譜光源的有效途徑，該方法將激光增益放大過程與非線性效應(yīng)展寬光譜過程結(jié)合在一個光纖放大器內(nèi)，使得系統(tǒng)輸出效率高，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，易于制作。由于放大器中的熱管理問題以及增益光纖纖芯對輸出功率的限制，目前見于報道的光纖放大器中產(chǎn)生的超連續(xù)譜輸出功率最高為177.6 W。為了進一步提高單根

2、光纖輸出超連續(xù)譜的功率水平，本文基于摻鐿光纖放大器對超連續(xù)譜光源的非相干功率合束進行了理論和實驗研究。主要內(nèi)容包括：
　　一、參照傳統(tǒng)光纖激光功率合束器的制作方法與設(shè)計原則，對7×1光纖寬譜功率合束器進行了仿真模擬，計算了不同波長輸入光由中心輸入光纖入射并通過合束器后的光場分布變化以及功率變化，證明了合束器對波長為1060 nm至1700 nm的不同單波長激光具有相同的功率透過率。計算并對比不同波長入射光在合束器輸出端的光束質(zhì)量，

3、分析了波長對輸出光光束質(zhì)量的影響。模擬分析了由外圍輸入光纖入射的激光在通過合束器前后的光場變化，分析得知由外圍輸入光纖入射的不同波長激光功率透過率均高于98％，但輸出光束質(zhì)量較差。從功率合束的要求上理論驗證了超連續(xù)譜非相干功率合束的可行性。按照仿真結(jié)構(gòu)實驗制作了一個7×1光纖寬譜功率合束器。
　　二、制作了非相干功率合束所需的七路超連續(xù)譜光源。用一個皮秒脈沖激光器作為種子源為七個相同結(jié)構(gòu)的光纖放大器提供信號光，以其中一路放大器為例

4、詳細(xì)說明了三級主振蕩功率放大結(jié)構(gòu)(master oscillator power amplifier, MOPA)摻鐿光纖放大器的制作過程。在七路光纖放大器的主放大級中獲得了七束輸出平均功率百瓦量級，輸出光譜覆蓋1060-1700 nm的高功率近紅外超連續(xù)譜。
　　三、使用制作的光纖寬譜功率合束器進行了超連續(xù)譜光源非相干功率合束實驗。首先改變種子激光器輸出參數(shù)，在兩路放大器中獲得低重頻、低功率、寬光譜的超連續(xù)譜輸出，進行低功率下的

5、驗證實驗。兩束低功率超連續(xù)譜合束后總合束效率接近100%，合束器輸出譜寬覆蓋1060-1700 nm，通過對比合束前后的光譜形狀，證明了合束器在近紅外波段內(nèi)對不同波長成分具有相同的功率透過率。之后用七路光纖放大器進行高功率超連續(xù)譜的非相干功率合束實驗，每一路超連續(xù)譜在單獨通過合束器時功率通過率均高于90%，合束前后光譜基本一致，證明了合束器在高功率情況下同樣對不同波長成分具有基本相同的合束效果。用七路光纖放大器作為光源，進行高功率下的超