高功率雙包層光纖激光的理論與實驗研究.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，具有重要的研究價值和極大的應用潛力。本文從理論和實驗上對雙包層光纖激光器進行了深入的研究，得到了一系列的研究成果。主要內容為： 1．從穩(wěn)態(tài)速率方程，推導得出了雙包層光纖激光器的輸出特性與激光器各參數(shù)的關系解析表達式，對摻Yb<'3+>雙包層光纖激光器的輸出特性進行了數(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激光器輸出性能的影響。對于超高功率雙包層光纖激光

2、器，其熱效應開始值得考慮，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部溫度分布，對影響光纖內部溫度的因素進行了分析。 2．利用高功率泵浦源，大模場面積八角形內包層摻Yb<'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Yb<'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，利用國產器件實現(xiàn)了多波長輸出的摻Yb<'3+>雙包層光纖激光器；輸出波長數(shù)可調，實驗獲得了最多10個波長的同時輸出，激光輸出功率為1.5W。 3．采用國產器件，率先設計完成了全國產化的高功率雙包層光纖激光器樣機一臺，在入纖泵浦功率為18.63 w時獲得了12.73 w的輸出功率，斜率效率為76.9％。激光器對泵浦光的光-光直接轉換效率為45％。激光器具有非常穩(wěn)定的輸出，在長時間運轉條件下，輸出功率波

4、動小于0.5％。 4．對摻Yb<'3+>雙包層光纖激光器中的自脈動現(xiàn)象進行了深入研究，利用橫模拍頻理論解釋了多模雙包層光纖激光器時閾輸出脈沖的調制現(xiàn)象。實驗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。對于連續(xù)輸出光纖激光器如何消除自脈動的影響進行了探討。 5．提出在摻雜雙包層光纖上直接寫制光纖光柵思想，利用相位掩模法實現(xiàn)了雙包層光纖Bragg光柵的研制，在大模場面積的摻Yb<'3+>雙包層光纖中直接

5、寫制出了低反射率光纖Bragg光柵。對圓形內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Yb<'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。利用簡支梁對雙包層光纖光柵選頻光纖激光器進行調諧，實驗上獲得了寬范圍的連續(xù)可調諧雙包層光纖激光器運轉，調諧范圍達15.6nm，在調諧過程中沒有出現(xiàn)啁啾現(xiàn)象，光譜線