1018nm掺镱光纤激光器

摘要

掺镱光纤激光器以其优越的特性（能级结构简单、无激发态吸收、增益谱宽易于调谐等）受到了极大的关注，在工业、通讯、军事及医疗等领域有着广泛的应用前景。近十年来，光纤激光器的输出功率得到了极大地提升，然而，热问题影响了激光器的长期稳定运行，限制了激光器功率的进一步提升。为此提出了同带泵浦的概念，也就是采用波长更接近激光波长的1018nm光纤激光器代替半导体激光器作为泵浦源。本论文从理论、实验及光纤制作工艺等方面对1018nm光纤激光器进行了探索。
　　为获得高效率1018nm光纤激光器，有效方法之一是调整掺镱光纤的光谱性质，使光纤发射次峰尽量靠近1018nm。本论文基于Yb3+的光谱特性和掺镱光纤的基质材料特性，研究了材料对掺镱光纤光谱性质的影响机理，分析各掺杂元素对光纤光谱的影响。总结得出共掺磷元素的掺镱光纤更适合1018nm光纤激光器。利用MCVD结合溶液掺杂法，制备了光纤预制棒。其发射次峰位于1008nm，光纤发射次峰位于1021nm。相较普通掺镱，光纤发射次峰蓝移了18nm，1018nm处截面差是普通光纤的两倍。同时，测试分析了不同组分光纤的光谱性能。
　　基于激光器稳态速率方程，分析了光纤参数和激光器各参数对短波输出性能的影响，对搭建1018nm光纤激光器具有指导意义。
　　最后，本论文采用不同芯包比的1018nm光纤搭建了1018nm光纤激光器，获得了最大功率为22.8W的1018nm激光输出，激光线宽为0.076nm，其光光效率为52.8％，在仅考虑已吸收的泵浦光纤的情况下，其斜率效率为62.5％。

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1 绪论

1.1 光纤激光器

1.2 同带泵浦

1.3 1018nm光纤激光器的研究进展

1.4 本论文的主要研究内容

2 掺镱光纤光谱调节机理

2.1 Yb3+离子光谱特性

2.2 基质材料

2.3 掺镱光纤光谱改变机理

2.4 1018nm掺镱光纤实验方案

2.5 1018nm光纤制作工艺

2.6 本章小结

3 1018nm掺镱光纤激光器理论分析与设计

3.1 掺镱光纤激光器的能级结构及速率方程

3.2 功率传输方程

3.3 同带泵浦光纤激光器的泵浦选择

3.4 激光器结构参数对短波输出特性影响

3.5 本章小结

4 1018nm掺镱光纤激光器实验研究

4.1 Yb/P共掺双包层光纤性能

4.2 1018nm单模掺镱光纤激光器结构

4.3 1018nm掺镱激光器实验结果与讨论

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录