【摘要】：拉曼光纖激光器是一種基于受激拉曼散射效應(yīng)的光纖激光器,其結(jié)構(gòu)緊湊,轉(zhuǎn)化效率高,穩(wěn)定性好,光束質(zhì)量高,輸出功率高,易于散熱,能將光波向中紅外波段拓展,因此在生物醫(yī)療、國(guó)防安全、大氣檢測(cè)等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。由于碲酸鹽光纖具有大拉曼頻移、高拉曼增益系數(shù)、寬中紅外傳輸窗口和低聲子能量等特點(diǎn),是中紅外波段拉曼光纖激光器的理想增益介質(zhì)。本文理論分析并數(shù)值模擬了基于碲酸鹽光纖的不同階拉曼光纖激光器的輸出特性,為碲酸鹽光纖拉曼激光器的實(shí)驗(yàn)研究提供理論指導(dǎo)和依據(jù)。分析了光纖長(zhǎng)度、輸出耦合器反射率、光纖損耗系數(shù)和泵浦功率對(duì)一階和三階拉曼光纖激光器輸出斯托克斯光參數(shù)的影響。主要研究?jī)?nèi)容如下:一、介紹了受激拉曼散射的基本原理。給出了連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)泵浦情況下,光纖中泵浦光和各階斯托克斯光的傳輸方程,給出了拉曼閾值的定義。二、建立了基于碲酸鹽光纖不同階拉曼光纖激光器的線形腔物理模型。分析了腔內(nèi)泵浦光和各階斯托克斯光的相互作用,根據(jù)各階級(jí)聯(lián)拉曼光纖激光器的耦合方程,將多維并行打靶法和四階龍格庫(kù)塔算法相結(jié)合來(lái)進(jìn)行求解。三、模擬了基于碲酸鹽光纖一階拉曼光纖激光器的特性。數(shù)值模擬了腔內(nèi)泵浦光和一階斯托克斯光沿光纖傳播方向的演變過(guò)程,分析了光纖長(zhǎng)度、輸出耦合器反射率、光纖損耗系數(shù)和泵浦功率對(duì)輸出一階斯托克斯光參數(shù)的影響,并對(duì)激光器系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,給出優(yōu)化參數(shù)。四、模擬了基于碲酸鹽光纖三階拉曼光纖激光器的特性。數(shù)值模擬了腔內(nèi)泵浦光和各階斯托克斯光沿光纖傳播方向的演變過(guò)程,分析了光纖長(zhǎng)度、輸出耦合器的反射率、光纖損耗系數(shù)和泵浦功率對(duì)輸出三階斯托克斯光參數(shù)的影響,并對(duì)激光器系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,給出優(yōu)化參數(shù)。
【圖文】：

Al/P 共摻石英玻璃、氟玻璃和碲酸鹽玻璃中 Er3+離子的受激發(fā)timulated Raman scattering cross section of Er3+ion in Al/P co-dopefluoride and tellurite聲子能量：碲酸鹽玻的聲子能量比較低（～750 cm 1）子相鄰能級(jí)間的多聲子無(wú)輻射弛豫速率相對(duì)較低，輻射高功率的激光輸出。稀土離子摻雜濃度：相比于普通的石英光纖，碲酸鹽度是它的 10～100 倍，高的摻雜濃度增加了碲酸鹽光增益增強(qiáng)。在制造光纖激光器時(shí)，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單緊湊。熔點(diǎn)：制造碲酸鹽光纖時(shí)，其熔制需要的溫度相對(duì)較低，低了制造設(shè)備的要求，但是也因?yàn)轫谒猁}光纖能承受的于制作高功率光纖激光器。定性好：與其他的軟玻璃光纖相比，碲酸鹽光纖穩(wěn)定，可以被應(yīng)用在惡劣的環(huán)境下。

第二章 受激拉曼散射效應(yīng)基本原理 自發(fā)拉曼散射拉曼散射起因于光子和介質(zhì)分子之間的非彈性碰撞，存在能量上的交換夠轉(zhuǎn)移一部分的能量給分子或者從分子中吸收一部分能量，在量子的角被形容為入射進(jìn)入介質(zhì)中的一個(gè)光子被其介質(zhì)分子散射，形成另一個(gè)與相比具有不同頻率的光子，同時(shí)完成分子振動(dòng)態(tài)之間的躍遷[88]。在非中能夠產(chǎn)生兩種光子即低頻和高頻光子，低頻光子稱(chēng)為 Stokes 光，，高為反斯托克斯（Anti-Stokes）光。拉曼散射中的斯托克斯散射和反斯托克斯散射的能級(jí)圖如圖 2.1 所示。是入射光子的頻率，ωs和ωas分別是Stokes光子和Anti-Stokes光子的頻率ν=1 是介質(zhì)分子的兩個(gè)能級(jí)，ν=0 是基態(tài)，ν=1 是激發(fā)態(tài)，ωv是基態(tài)與激的頻率差。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN248

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本文編號(hào)：2605320