本文選題：激光　切入點：脈沖光纖激光器　出處：《上海交通大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：自從上世紀(jì)六十年代初世界上第一臺紅寶石激光器問世以來,激光器作為一種應(yīng)用廣泛的工具已經(jīng)深刻的影響甚至改變了我們的生活。近年來,光纖激光器在工業(yè)市場中大放異彩,已經(jīng)取代了部分傳統(tǒng)的Nd:YAG固體激光器和CO_2激光器。光纖本身的狹長構(gòu)型,使得光纖激光器非常容易獲得高平均功率。然而,同樣是由于這一構(gòu)型,導(dǎo)致傳輸其中的激光功率密度較高易于積累非線性效應(yīng),不利于獲得高的峰值功率和單脈沖能量。正因為存在這樣的問題,研究者們嘗試各種方法以從光纖激光器中獲得高脈沖能量和峰值功率,成為了近年來得研究熱點。本課題旨通過發(fā)展在光纖激光器中尚未被大量應(yīng)用的增益開關(guān)脈沖產(chǎn)生方法,以獲得高脈沖能量的全光纖激光器。本課題的研究內(nèi)容和所獲得的主要成果包括:1)通過模擬計算給出了增益開關(guān)鉺鐿共摻光纖激光器的時域和能量域特征,為此類激光器的實驗研究提供重要的參考依據(jù);2)采用理論模型計算研究了同帶泵浦增益開關(guān)摻銩光纖激光器的時域特征,確定了獲得類高斯脈沖的泵浦條件并給出了不同激光器配置時輸出脈沖時域特征變化;3)采用數(shù)值模擬計算研究了摻銩光纖激光器在采用不同泵浦躍遷、輸出高達(dá)千瓦功率時的激光特性和熱效應(yīng),提出了級聯(lián)泵浦摻銩光纖激光器的設(shè)計思路并計算了預(yù)期結(jié)果;4)構(gòu)建了采取全新的混合泵浦構(gòu)型的增益開關(guān)摻銩光纖激光器的實驗裝置,獲得高達(dá)230微焦的單脈沖能量輸出,比已有文獻(xiàn)中報道的結(jié)果提高了一個數(shù)量;5)采用一個同帶泵浦的增益開關(guān)摻銩光纖激光器作為種子源,構(gòu)建了2微米波段的全光纖主功率振蕩放大器,獲得了脈沖能量高達(dá)7毫焦的納秒激光輸出,這在全光纖2微米納秒脈沖光纖激光器中是最高的;6)采用實驗和理論相結(jié)合的方法研究了增益開光光纖激光器中的類鎖�，F(xiàn)象的起源,確定其始于多個激光縱模之間的拍頻,并通過未被泵透的摻銩光纖自身的飽和吸收效應(yīng)得以穩(wěn)定和加強(qiáng)。7)提出了一些各種用途的光纖激光新構(gòu)型概念設(shè)計,并已申請發(fā)明專利對其進(jìn)行保護(hù)。
[Abstract]:Since the world's first ruby laser came out in early -40s, lasers, as a widely used tool, have profoundly influenced and even changed our lives in recent years. Fiber lasers have replaced some of the traditional Nd:YAG solid-state lasers and CO_2 lasers in the industrial market. The long and narrow configuration of the fiber makes it very easy for fiber lasers to obtain high average power. It is also due to this configuration that the higher laser power density in the transmission tends to accumulate nonlinear effects, which is not conducive to obtaining high peak power and monopulse energy. Researchers have tried various methods to obtain high pulse energy and peak power from fiber lasers, which have become a hot topic in recent years. In order to obtain all-fiber lasers with high pulse energy, the main research contents and main results obtained in this paper include: 1) the time-domain and energy-domain characteristics of gain-switched erbium-ytterbium co-doped fiber lasers are given by simulation. This paper provides an important reference for the experimental study of this kind of laser. The theoretical model is used to calculate and study the time domain characteristics of the Thulium doped fiber laser with the same band pump gain switch. The pumping conditions for obtaining Gao Si like pulses are determined and the time-domain characteristic variations of output pulses with different laser configurations are given. Numerical simulation is used to study the different pumping transitions of thulium doped fiber lasers. Laser characteristics and thermal effects when output power is as high as kilowatt, The design idea of cascade pumped thulium doped fiber laser is put forward and the expected results are calculated. An experimental device of gain-switched thulium doped fiber laser with a new mixed pump configuration is constructed, and the single pulse energy output of up to 230 microcoke is obtained. An all-fiber main power oscillator amplifier with 2 micron band is constructed by using a gain-switched thulium doped fiber laser pumped in the same band as seed source. The nanosecond laser output with a pulse energy of up to 7 nanosecars has been obtained. This is the highest in all fiber 2 渭 m nanosecond pulsed fiber lasers. The source of mode-like locking in gain open-light fiber lasers is studied by combining experiment and theory, and the beat frequency between longitudinal-mode laser is determined. Through the saturated absorption effect of unpumped thulium doped fiber to stabilize and strengthen. 7) some new conceptual designs of optical fiber laser with various applications have been put forward and have been protected by patent of invention.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN248

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本文編號：1586880