高能量主動(dòng)調(diào) QZBLAN 脈沖光纖激光器的理論和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、中紅外激光器一直是激光研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，在國(guó)防、生物醫(yī)學(xué)、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。中紅外光纖激光器是近幾年發(fā)展起來的新技術(shù)，與傳統(tǒng)的固體和氣體激光器相比，具有光束質(zhì)量好、散熱性好、轉(zhuǎn)換效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)。與連續(xù)輸出的光纖激光器相比，調(diào)Q脈沖光纖激光器可以在不太高的平均功率下獲得更高的峰值功率和脈沖能量，因此發(fā)展中紅外調(diào)Q脈沖光纖激光器在工業(yè)加工、激光醫(yī)療、和光電對(duì)抗等領(lǐng)域具有更為重要的應(yīng)用價(jià)值。目前，國(guó)內(nèi)外已有大量關(guān)

2、于中紅外調(diào)Q脈沖光纖激光器的實(shí)驗(yàn)報(bào)道，但相關(guān)理論研究的報(bào)導(dǎo)卻較少。因此本文工作主要如下：
　　1.建立了基于高濃度摻Er3+ZBLAN光纖的主動(dòng)調(diào)Q光纖激光器和低濃度摻Ho3+ZBLAN級(jí)聯(lián)光纖的主動(dòng)調(diào)Q光纖激光器的理論數(shù)值模型，模擬分析了纖芯半徑，泵浦功率，重復(fù)頻率，光纖損耗，光纖長(zhǎng)度，聲光效率等對(duì)調(diào)Q脈沖輸出特性的影響。結(jié)果表明對(duì)高濃度摻Er3+光纖采取前向泵浦方式，對(duì)低濃度摻Ho3+光纖采取雙向泵浦方式會(huì)引起各自脈沖能量，峰

3、值功率和存儲(chǔ)能量上升，脈沖寬度減??；提高泵浦功率或減小重復(fù)頻率能輸出更高能量，更窄脈寬，更高峰值功率的脈沖并增加光纖存儲(chǔ)能量；光纖纖芯半徑較大會(huì)引起脈沖能量，脈沖寬度和存儲(chǔ)能量上升，峰值功率下降；光纖長(zhǎng)度過長(zhǎng)會(huì)引起脈沖能量下降，脈沖寬度上升和脈沖建立時(shí)間的增加；光纖激光器內(nèi)的損耗(AOM損耗，光纖損耗，輸出耦合損耗)都會(huì)引起輸出能量和峰值功率下降，但對(duì)脈沖寬度沒有影響。
　　2.通過理論優(yōu)化設(shè)計(jì)，首先搭建了主動(dòng)調(diào)Q摻Ho3+ZBL

4、AN級(jí)聯(lián)光纖激光器，實(shí)現(xiàn)了高能量、高功率的雙波段3pm和2p m的脈沖穩(wěn)定激光輸出。其中3μm波段脈沖激光在重復(fù)頻率25kHz處得到最高峰值功率為78W，最大脈沖能量29.8μJ，而2pm波段脈沖在重復(fù)頻率17kHz處得到最高峰值功率49W，最大脈沖能量9.2μJ。其次，搭建了主動(dòng)調(diào)Q導(dǎo)引增益調(diào)制脈沖光纖激光器，通過對(duì)平面光柵的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)了波長(zhǎng)調(diào)諧范圍在2.95μm到3.031μm的5I6→5I7躍迀的脈沖激光輸出和2μm波段的穩(wěn)定脈沖增