針對緊湊型、高效的光泵太赫茲激光器（OPTL）技術(shù),設(shè)計了基于負曲率空芯光纖的長腔型光泵太赫茲光纖激光器（OPTFL）結(jié)構(gòu)。該OPTFL以聚甲基戊烯（PMP）材料的空芯光纖為工作氣室,填充甲醇氣體作為工作物質(zhì),采用連續(xù)9P（36）支CO₂激光器為泵浦源。從速率方程理論和空芯光纖的傳輸理論出發(fā),分析了影響OPTFL輸出特性的因素,并對負曲率空芯光纖內(nèi)部微結(jié)構(gòu)進行了探索,通過調(diào)整內(nèi)部結(jié)構(gòu),能夠?qū)崿F(xiàn)較低損耗的單模太赫茲激光傳輸。結(jié)合設(shè)計的負曲率空芯光纖,對長腔型OPTFL的可行性進行了分析,理論計算表明,在最佳工作條件下,通過適當(dāng)增加諧振腔長度,太赫茲激光輸出功率有望達到百毫瓦量級。研究結(jié)果為高功率、高性能的OPTFL提供了一種新的方法與理論指導(dǎo)。 

【文章來源】：紅外與激光工程. 2020,49(02)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

光泵氣體太赫茲光纖激光器結(jié)構(gòu)示意圖

文中提出了用于OPTFL的空芯光纖，計算時采用的空氣孔直徑D處于400～2 000μm之間，遠小于傳統(tǒng)大尺寸OPTL諧振腔的直徑，因此在理論計算時忽略O(shè)PTFL中光橫模的強度分布。光泵甲醇氣體的三能級工作示意圖如圖2所示，Γr為轉(zhuǎn)動弛豫速率，Γk和ΓV-TR分別為工作分子碰撞到其他K值能級和相互碰撞后的消激發(fā)速率，Γ為振動激發(fā)態(tài)的工作分子弛豫到振動基態(tài)的速率。THz波在負曲率空芯光纖中依靠反諧振原理進行傳播，從而減少了工作分子由于熱擴散到波導(dǎo)壁轉(zhuǎn)化為內(nèi)能造成的損耗，因此文中忽略了工作分子與波導(dǎo)壁碰撞的消激發(fā)速率Γdiff。光泵氣體產(chǎn)生THz激光是由極性分子轉(zhuǎn)動能級間躍遷產(chǎn)生，工作分子對泵浦光的飽和吸收強度的計算包括轉(zhuǎn)動、振動弛豫過程、工作分子間的碰撞消激發(fā)過程，以及能級間的碰撞弛豫過程。參與激光過程中的各個能級間的粒子數(shù)滿足以下速率方程[14]:

飽和吸收光強對能量轉(zhuǎn)換效率的影響主要在于其影響了工作分子對泵浦光的吸收，工作物質(zhì)對泵浦光的吸收系數(shù)η可寫為[14]:圖3 大尺寸OPTL(a)和OPTFL(b)中的飽和強度隨壓強的變化

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3478181