包層泵浦摻銩光纖激光器的研究.pdf

1、摻Tm3+光纖激光器在很多領(lǐng)域獲得應(yīng)用,如軍事、醫(yī)療、高速通信、工業(yè)加工等,尤其在2μm左右人眼安全波長(zhǎng)的特性更是研究熱點(diǎn),將來(lái)也會(huì)成為輸出波長(zhǎng)為2.5μm-12μm范圍激光器的有效泵浦源。目前對(duì)摻Tm3+光纖激光器的研究以實(shí)驗(yàn)方法為主,采用包層泵浦、共摻、以及大功率多模半導(dǎo)體激光器工藝,不需要復(fù)雜的主動(dòng)冷卻設(shè)備,在常溫下即可獲得極高的輸出功率和光束質(zhì)量。但另一方面,摻銩光纖價(jià)格仍然十分昂貴。因此,深入研究激光器制備結(jié)構(gòu)及性能受各種參數(shù)

2、的影響規(guī)律,對(duì)于獲得質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的摻Tm3+光纖激光器具有重大意義。
　　 本文主要工作概括如下:
　　 1.從銩元素的能級(jí)結(jié)構(gòu)出發(fā),系統(tǒng)介紹了摻Tm3+光纖激光器的基本理論,包括光譜特性、基本結(jié)構(gòu)、泵浦選擇,尤其對(duì)包層泵浦方面作了詳細(xì)介紹,并提出了摻Tm3+光纖激光器的三種泵浦方案:3H6→3H4、3H6→3H5、3H6→3F4,及對(duì)激光器性能構(gòu)成影響的因素。
　　 2.理論研究摻Tm3+光纖激光器泵浦方案的基礎(chǔ)上

3、,建立3H6→0H4泵浦方案的數(shù)學(xué)模型,采用速率方程的方法對(duì)此方案進(jìn)行MATLAB數(shù)值分析,詳細(xì)闡述諸如光纖長(zhǎng)度、摻雜濃度等重要參數(shù)對(duì)激光器性能的影響,并提出相關(guān)結(jié)論。
　　 3.利用自主研制的雙包層D形摻銩光纖,搭建摻Tm3+光纖激光器的實(shí)驗(yàn)裝置,完成泵浦源的測(cè)試工作,并針對(duì)異常情況予以分析;采用793nm的LD泵浦源,最終獲得1930nm波長(zhǎng)的激光輸出,耦合效率達(dá)到65％。此外,在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出修改方案,并對(duì)今后的研究