本文關(guān)鍵詞：高功率窄線寬摻鐿全光纖超熒光源光譜合束

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【摘要】：作為固體激光器的一種特殊形式,光纖激光器具有結(jié)構(gòu)緊湊、能量轉(zhuǎn)換效率高、光束質(zhì)量好、抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)已廣泛應(yīng)用到激光加工與制造、通信遙感、科研醫(yī)療、軍事國(guó)防安全等領(lǐng)域中。隨著大模場(chǎng)面積雙包層光纖的出現(xiàn)、光纖元器件及高功率二極管泵浦源的制造技術(shù)日趨成熟,利用大模場(chǎng)面積光纖降低光纖激光器非線性效應(yīng),可實(shí)現(xiàn)單根光纖萬(wàn)瓦級(jí)輸出功率,但光束質(zhì)量并不理想,且在高功率運(yùn)轉(zhuǎn)條件下,由于光纖熔點(diǎn)損傷及摻雜光纖熱損傷等因素限制,使得輸出功率難以大幅提高。利用高功率窄線寬光纖光源實(shí)現(xiàn)光譜合束可作為突破單根光纖最高輸出功率瓶頸的一種手段,來(lái)獲得具有良好光束質(zhì)量的高功率激光輸出。但窄線寬光纖激光器在高功率條件下容易產(chǎn)生受激布里淵散射,超熒光源兼具激光與熒光特性,是一種具有無(wú)自脈沖、無(wú)弛豫振蕩、無(wú)模式競(jìng)爭(zhēng)和極高時(shí)間穩(wěn)定性等突出優(yōu)點(diǎn)的新型高亮度光纖光源,通過(guò)光纖放大器容易獲得穩(wěn)定的高功率輸出,并且具有很高的受激布里淵散射閾值,這使得窄線寬超熒光光源在高功率光譜合束技術(shù)中更具備應(yīng)用潛力。本論文主要對(duì)窄線寬光纖超熒光光源和超熒光光源的光譜合束展開(kāi)了系統(tǒng)的研究,通過(guò)實(shí)驗(yàn)初步論證利用超熒光光源實(shí)現(xiàn)光譜合束的可行性,主要包括以下內(nèi)容:(1)對(duì)窄線寬全光纖摻鐿超熒光光源進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)利用環(huán)形器和光纖布拉格光柵(FBG)對(duì)同一寬帶超熒光種子源濾波,獲得3 dB帶寬均為0.05nm,中心波長(zhǎng)分別為1060 nm和1078 nm兩路窄線寬超熒光種子源。(2)利用主震蕩功率放大結(jié)構(gòu)摻鐿光纖放大器對(duì)兩路窄線寬超熒光種子源放大,采用20/130摻鐿雙包層光纖作為主放大級(jí)增益介質(zhì),獲得了57.4 W(中心波長(zhǎng)1060 nm)和56.6 W(中心波長(zhǎng)1078 nm)的窄線寬超熒光輸出,光譜3dB帶寬均為0.05 nm。利用透射式衍射光柵所獲得窄線寬超熒光光源實(shí)現(xiàn)光譜合束輸出。在最高輸出功率水平下,獲得了104.2 W的超熒光合束輸出,合束效率分別為91.3%。(3)為獲得更高功率的窄線寬超熒光輸出,通過(guò)更換主放大級(jí)結(jié)構(gòu),利用20/400摻鐿雙包層光纖作為主放大級(jí)增益介質(zhì),獲得了兩路輸出功率均為225.8W,中心波長(zhǎng)分別為1060.26 nm和1078.67 nm,光譜3 dB帶寬在高功率放大過(guò)程中出現(xiàn)了輕微展寬,兩路窄線寬超熒光光源3 dB帶寬分別由0.042 nm和0.052nm展寬至0.07 nm和0.063 nm。利用透射式衍射光柵對(duì)所獲得高功率窄線寬超熒光光源進(jìn)行光譜合束,獲得最高為406 W的超熒光合束輸出,合束效率87%。以上兩組窄線寬超熒光光源輸出中心波長(zhǎng)均未出現(xiàn)偏移,合束光束質(zhì)量較單路超熒光光源光束質(zhì)量未出現(xiàn)明顯惡化。
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN248;TN253
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本文編號(hào)：1205464