基于摻Ho3+ZBLAN與摻Tm3+石英光纖的被動調(diào)Q光纖激光器研究.pdf

1、近年來,隨著激光技術(shù)的發(fā)展,2μm和3μm波段的中紅外脈沖激光光源因其在國防、醫(yī)療、科研領(lǐng)域等廣泛應(yīng)用前景,引起了各個行業(yè)的極大興趣;相比傳統(tǒng)的塊體結(jié)構(gòu)激光器,光纖激光器因具有結(jié)構(gòu)緊湊、靈活性高、散熱性好、光束質(zhì)量優(yōu)良、易于集成等優(yōu)點(diǎn),逐漸成為未來激光器的一大發(fā)展趨勢。本文結(jié)合中紅外與光纖激光器兩大發(fā)展熱點(diǎn),著重研究2μm和3μm波段的調(diào)Q脈沖光纖激光器,主要內(nèi)容可分為以下四個部分:
　　(1)基于速率方程、功率傳輸方程和熱傳導(dǎo)方

2、程,建立了級聯(lián)摻Ho3+ZBLAN光纖激光器的綜合理論模型,從激光斜率效率、閾值、產(chǎn)熱等方面出發(fā),對光纖長度、摻雜離子濃度、輸出耦合、泵浦參數(shù)(包括泵浦方式和泵浦波長)等進(jìn)行了理論優(yōu)化,并分析了能級ETU、ESA過程對級聯(lián)激光輸出特性的影響。
　　(2)基于低濃度摻 Ho3+ZBLAN光纖,研究了同向與反向泵浦的摻 Ho3+ZBLAN光纖ASE輸出特性,結(jié)果表明反向泵浦的ASE相比同向泵浦具有更高的輸出效率,在反向泵浦情況下,獲得

3、了~130 nm的最大光譜范圍以及219.76 mW的最大輸出功率;在此基礎(chǔ)上,研究了雙端泵浦的摻Ho3+ZBLAN光纖級聯(lián)激光輸出特性。
　　(3)基于半導(dǎo)體可飽和吸收鏡(SESAM),對SESAM在3μm波段的被動調(diào)Q特性進(jìn)行了研究,實(shí)現(xiàn)了目前波長最長的被動調(diào)Q光纖激光器,其波長為2971 nm,同時實(shí)現(xiàn)了中紅外波段的被動調(diào)制雙波長脈沖光纖激光器,得到~3μm調(diào)Q脈沖和~2.1μm增益調(diào)制脈沖最大能量分別為7.47μJ和3.4

4、4μJ,這也是~3μm波段被動調(diào)Q光纖激光器的最高能量水平。
　　(4)基于Fe2+:ZnSe和Cr2+:ZnSe晶體,分別研究了上述晶體初始透射率對3μm和2μm波段光纖激光器被動調(diào)Q特性的影響。通過優(yōu)化晶體初始透射率,實(shí)現(xiàn)了脈沖寬度和能量分別為1.36μs和5.12μJ的~2958 nm被動調(diào)Q摻Ho3+ZBLAN光纖激光器以及脈沖寬度和平均功率分別為160 ns和1.32 W的~1985 nm被動調(diào)Q摻Tm3+石英光纖激光器