腔内/腔外泵浦拉曼光纤激光器及其模间拍频锁模的研究

摘要

拉曼光纤激光器具有结构简单、光束质量好、转换效率高等优点，只要有合适的泵浦源，即可在任意波长实现高功率激光输出;受超快激光巨大应用潜力的推动，各种激光锁模技术不断涌现;3～5μm中红外激光在国防、医疗、自由空间光通信及材料加工等领域具有重要的应用价值，是目前激光研究领域的前沿热点之一。因此，通过发展新技术，获取高性能、小型化且低成本的中红外超短脉冲激光源是非常必要的。
　　本文围绕拉曼光纤激光器，实验对比了腔内和腔外泵浦的1240nm拉曼光纤激光器，研究了模间拍频锁模技术(IBML)实现拉曼锁模激光，并对中红外ZBLAN光纤拉曼激光器进行了理论研究，主要成果如下:
　　1.比较了腔内和腔外泵浦1240nm拉曼光纤激光器，分析了不同反射率光纤环形镜(FLM)对拉曼激光器性能的影响。实验结果表明:对两种腔结构，输出镜反射率越大，斜效率越小，阈值越低;腔内泵浦时，输出激光处于连续波运转状态，而腔外泵浦时，可以观察到稳定的脉冲序列，并且其重复频率与脉宽皆与锁模激光的时域特性较为吻合;
　　2.实验研究了1240nm拉曼光纤激光器的模间拍频锁模技术，获得了重复频率分别为47.178MHz和74.38MHz锁模脉冲，实验结果表明:改变1064nm拉曼泵浦源的腔长对锁模脉冲有很大影响，在已得到的锁模激光器中，IBML的容忍度为腔长改变0.1～0.9m之间;
　　3.数值优化了3～5μm中红外ZBLAN光纤拉曼激光器。主要研究了ZBLAN光纤长度和输出镜反射率对拉曼激光阈值、输出功率及斜效率的影响。结果表明:1）拉曼阈值随输出镜反射率的增大而下降，且存在最优的ZBLAN光纤长度使一阶拉曼阈值最低(4.15W);2)为获得最高拉曼输出功率，最优输出镜反射率分别为84％～98％（一阶）和42％～60％（二阶），最优ZBLAN光纤长度分别为6.7～8.9 m（一阶）和1.5～2.4 m（二阶），最优斜效率分别高达72.36％（一阶）和34.06％（二阶）。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 光纤激光器的分类

1．3 拉曼光纤激光器的研究概况

1．4 锁模光纤激光器的研究概况

1．5 本文主要研究工作

第二章 拉曼光纤激光器的基本原理及理论模型

2．1 光纤中的受激拉曼散射理论

2．2 拉曼光纤激光器的基本类型和结构

2．3 拉曼光纤激光器的理论模型

2．4 小结

第三章 腔内和腔外泵浦1240nm拉曼光纤激光器的实验比较

3．1 腔内泵浦1240nm拉曼光纤激光器

3．2 腔外泵浦1240nm拉曼光纤激光器

3．3 腔内和腔外泵浦1240nm拉曼光纤激光器的对比

3．4 小结

第四章 模间拍频锁模(IBML)

4．1 模间拍频锁模原理及优势

4．2 1240nm拉曼光纤激光器模间拍频锁模的实验研究

4．3 模间拍频锁模技术亟需解决的问题

4．4 小结

第五章 中红外ZBLAN光纤拉曼激光器的理论优化

5．1 中红外ZBLAN光纤拉曼激光器的理论模型

5．2 3．27 μm ZBLAN光纤一阶拉曼激光器的数值优化

5．3 4．035 μm ZBLAN光纤二级联拉曼激光器的数值优化

5．4 小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

硕士期间发表的学术成果

致谢