掺Yb3+双包层光纤激光器理论和实验研究

摘要

掺Yb3+双包层光纤激光器以其成本低、阈值低、窄带宽、易于制作、效率高、可协调、紧凑小巧和高性价比等优点,近年来备受关注.在通信、传感、工业、军事、光信息处理、医疗等领域都有了广泛的应用。本文从理论和实验两个方面对掺镱DCFL系统性能进行分析。其主要研究内容如下:
　　 1.本文简单介绍了DCFL的特点和种类,并从性能上探讨了研究进展和应用前景。最后简述了本文的主要研究内容。
　　 2.根据掺镱DCFL系统的基本组成和工作原理,分别介绍了掺Yb3+光纤能级结构、光谱特性和受激辐射等性能；介绍了双包层光纤结构和内包层结构的吸收效率问题；另外,介绍了几种包层泵浦技术和谐振腔技术,这些都是DCFL系统中的关键技术；根据Yb3+离子稳态速率方程和泵浦光、激光在双包层光纤中前后传输方程,利用了简化的理论模型,推出了DCFL输出特性和激光腔参数关系表达式。并利用了Matlab数值模拟分析了激光与泵浦光的功率分布,分析了腔镜(光透过率)、泵浦波长、斜效率、阈值、增益介质长度对激光输出的影响。为实验优化提供了理论依据。
　　 3.简单介绍了实验所需要的仪器设备包括增益介质、泵浦源装置、谐振腔、泵浦耦合系统等。重点介绍了端面处理实验流程,本文从手工研磨和机器研磨两个方面展开讨论,分别经过各自不同的研磨流程,抛光完成后利用视频放大仪和连接器端面干涉检查仪分析几何结构,并通过测试透过率检验端面研磨效果。
　　 4.介绍了光纤激光器频率稳定性和功率稳定性概念以及影响因素,利用功率计和光谱仪等设备测量两者稳定度。两者稳定度的计算方法都是用标准差来描述的。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 引言

1.2 双包层光纤激光器的研究概况

1.3 光纤激光器的应用

1.4 本文研究内容

2 掺Yb3+双包层光纤激光器理论研究

2.1 掺镱双包层光纤激光器基本结构

2.2 Yb3+能级特性和光谱特性

2.3 双包层光纤结构和特性

2.3.1 双包层光纤的内包层结构

2.3.2 内包层形状对泵浦光的吸收效率的影响

2.4 包层泵浦技术

2.5 谐振腔技术

2.5.1 F-P腔

2.5.2 环形腔

2.6 掺镱DCF传输特性

2.7 掺镱DCF结构参数对输出性能影响

3 掺Yb3+双包层光纤激光器实验筹备

3.1 增益介质

3.1.1 掺镱双包层光纤

3.1.2 光纤端面

3.2 泵浦源装置

3.3 谐振腔

3.4 泵浦耦合系统

3.5 光纤连接器SMA905

3.5.1 连接器的设计

3.5.2 衡量连接器性能指标

3.6 研磨耗材

3.7 端面处理流程

3.7.1 手工研磨

3.7.2 抛光机研磨

4 掺Yb3+双包层光纤激光器稳定性研究

4.1 频率稳定性

4.1.1 频率稳定性和复现性

4.1.2 影响激光频率的因素

4.1.3 光纤激光器频率稳定性测试

4.2 功率稳定性

4.2.1 功率稳定度衡量

4.2.2 功率稳定度测试

4.3 实验结果分析

5 结论

参考文献

个人简历 在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢