【摘要】：超短脈沖光纖激光器作為超快激光器的重要組成部分,以其特有的優(yōu)勢,越來越受到廣大研究者的關注,已廣泛應用于工業(yè)精細加工,精密光譜學,醫(yī)學成像,國防軍工等領域。以鎖模光纖激光器加啁啾脈沖放大(Chirped Pulse Amplification,CPA)技術,結合大模場增益光纖,是目前實現(xiàn)高功率超快光纖激光輸出的主要手段。本論文重點開展了摻鐿超快光纖激光放大以及頻率變換的研究。主要的研究內容和取得的創(chuàng)新性成果如下:1.基于非線性偏振演化鎖模原理,搭建了全正色散摻鐿光纖激光器,實現(xiàn)穩(wěn)定的自啟動鎖模。得到重復頻率49.5 MHz,平均功率75.4 mW,光譜范圍1063±7.7 nm,脈沖寬度4.6 ps的輸出。經腔外壓縮后脈沖寬度為80 fs,接近傅里葉變換極限。2.搭建了色散管理摻鐿光纖激光器,實現(xiàn)重復頻率75 MHz,平均功率50 mW,光譜范圍1040±14 nm,脈沖寬度1.3 ps的超短脈沖輸出。頻譜信噪比高于70 dB,且在較寬射頻范圍(-10 460 MHz)內均有較好的頻譜質量。以該激光器為基礎,通過重新設計機械元件和器件分布,搭建了工程化樣機,將整機尺寸縮小到20×20×10 cm~3。在不同濕度,溫度和振動環(huán)境下,均能實現(xiàn)長時間穩(wěn)定運行,證明了樣機的可靠性。3.開展了基于啁啾脈沖放大技術的全光纖放大系統(tǒng)的研究。以工程化的色散管理摻鐿光纖振蕩器作為前級,經單模光纖展寬,三級保偏放大,壓縮器壓縮,得到光譜范圍1042±5.2 nm,重復頻率75 MHz,脈沖寬度170 fs,最大輸出功率12 W的超短脈沖激光。以此為基礎,分別以鈮酸鋰和偏硼酸鋇非線性晶體進行頻率變換,獲得了最大輸出功率為5.6 W的521 nm綠光以及330 mW的261 nm紫外光,對應的二倍頻與四倍頻轉換效率分別為46.5%和12.2%。其中二倍頻輸出的4小時功率抖動小于0.16%(均方根)。4.以大模場摻鐿光子晶體光纖作為主放大級增益介質,使用特殊設計的啁啾光纖布拉格光柵(Chirped Fiber Bragg Grating,CFBG)進行超短脈沖展寬-壓縮匹配,引入頻率選擇模塊降低重復頻率,將全光纖保偏啁啾脈沖放大系統(tǒng)的輸出單脈沖能量提升至32μJ。最終得到了光譜范圍1038±5.5 nm,脈沖寬度153 fs,重復頻率1 MHz的超短脈沖輸出。對應最大峰值功率為0.21 GW,輸出光束M~2因子分別為1.3和1.4(水平和豎直方向)。在輸出功率為21.5 W時,系統(tǒng)的24小時功率穩(wěn)定性為0.64%。并且研究了偏振消光比和脈沖寬度以及輸出功率間的關系,測量了中心波長,光譜寬度在系統(tǒng)不同位置處的變化情況。
【圖文】：

西安電子科技大學碩士學位論文4圖1.1 啁啾脈沖放大原理示意圖截至目前，代表全世界最高工藝水平的激光設施，大部分是基于 CPA 技術建設起來的。如位于美國舊金山灣區(qū)的國家點火裝置（National Ignition Facility, NIF），采用直接放大-多路合束方案，最高峰值功率可達 500 TW[27]。國內的上海超強超短激光實驗裝置（Superintense Ultrafast Laser Facility, SULF），，基于 CPA 技術，最高峰值功率達到 10 PW。歐洲的極光基礎設施（Extreme Light Infrastructure, ELI）,預計建成后，輸出峰值功率可達驚人的 200 PW。除了這些大設施外，基于 CPA 技術的商用高功率鈦寶石激光器

激光器峰值功率密度的發(fā)展趨勢
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN248

【共引文獻】

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1 秦楠;經顱磁刺激運動誘發(fā)電位、靜息期及體感誘發(fā)電位對腦梗死急性期及預后評估的臨床價值[D];天津醫(yī)科大學;2018年

本文編號：2705524