發(fā)布時(shí)間：2017-05-06 20:00

  本文關(guān)鍵詞：摻鐿光纖激光器和超熒光光纖光源的關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：與傳統(tǒng)的固體激光器相比,光纖激光器具有更好的光束質(zhì)量、更高的轉(zhuǎn)換效率、整體結(jié)構(gòu)緊湊并且方便熱控管理,已在光通信、光傳感、工業(yè)加工、激光醫(yī)療、航空航天和激光武器等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。超熒光光纖光源作為寬帶光源,因其溫度穩(wěn)定性好、輸出功率高和光譜譜線寬等優(yōu)勢(shì),比超發(fā)光二極管(SLD)具有更好的空間相干性和低的時(shí)間相干性,被廣泛應(yīng)用在光纖陀螺儀、光學(xué)層析成像、拉曼激光器光源以及某些信號(hào)處理系統(tǒng)中。本文基于摻鐿光纖,從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面,對(duì)摻鐿雙包層光纖激光器和摻鐿超熒光光纖光源進(jìn)行了深入的研究,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了輸出波長(zhǎng)為1018nm的摻鐿雙包層光纖激光器,并以此作為泵浦源,首次實(shí)現(xiàn)了同帶纖芯泵浦下的超熒光光纖光源輸出,為今后超熒光光纖光源的研制提供了新的思路。論文完成的主要工作如下：第一,結(jié)合摻鐿光纖激光器的工作原理與光功率傳輸方程,在給定的光纖參數(shù)下,利用Matlab仿真了泵浦光波長(zhǎng)、泵浦方式、光纖長(zhǎng)度和諧振腔后腔鏡反射率分布對(duì)光纖激光的輸出功率的影響。第二,結(jié)合摻鐿超熒光光纖光源的工作原理與功率傳輸方程,給出了產(chǎn)生寄生振蕩的閾值條件。利用RP Fiber Power仿真了不同泵浦方式、光纖長(zhǎng)度對(duì)超熒光輸出功率及光譜的影響,并就光纖端面反射率對(duì)SFS的影響進(jìn)行了分析。第三,利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件,將波長(zhǎng)為976nm的半導(dǎo)體二極管作為泵浦源,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了輸出波長(zhǎng)為1018nm的摻鐿雙包層光纖激光器。當(dāng)泵浦光功率為22.6W時(shí),光纖激光器的最大連續(xù)輸出功率為13.9W,輸出波長(zhǎng)為1018.08nm,3dB帶寬為0.30nm。1018nm光纖激光器的搭建,為實(shí)現(xiàn)同帶泵浦的超熒光光纖光源提供了可能性。第四,以1018nm光纖激光器作為泵浦源,采用纖芯泵浦方式,搭建了單程前向結(jié)構(gòu)的超熒光光纖光源,首次實(shí)現(xiàn)了基于同帶泵浦的寬帶摻鐿超熒光光纖光源輸出。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了不同泵浦功率和光纖長(zhǎng)度對(duì)ASE輸出功率及光譜的影響。另外作為對(duì)比,本論文采用包層泵浦方式,實(shí)現(xiàn)了泵源波長(zhǎng)為976nm的超熒光光纖光源。研究了正向泵浦時(shí),單程雙向輸出超熒光光源的特性,討論了不同長(zhǎng)度摻鐿光纖對(duì)超熒光光源性能的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比證明,同帶泵浦方式產(chǎn)生的正向ASE斜率效率要高于包層泵浦方式產(chǎn)生的正、反向ASE,說(shuō)明同帶泵浦確實(shí)具有更高的量子效率,能在較短光纖長(zhǎng)度的條件下實(shí)現(xiàn)較寬的ASE光譜輸出。
【關(guān)鍵詞】：光纖激光器 超熒光光纖光源 摻鐿光纖 包層泵浦 同帶纖芯泵浦
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN248
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-21
• 1.1 雙包層光纖激光器的研究背景及發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.1.1 研究背景11
• 1.1.2 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.1.3 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.2 雙包層光纖激光器的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用14-16
• 1.2.1 雙包層光纖激光器的優(yōu)勢(shì)14-15
• 1.2.2 摻鐿光纖激光器的應(yīng)用15-16
• 1.3 超熒光光纖光源的研究背景及發(fā)展現(xiàn)狀16-18
• 1.3.1 研究背景16-17
• 1.3.2 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀17
• 1.3.3 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀17-18
• 1.4 超熒光光纖光源的應(yīng)用18-19
• 1.5 本論文主要研究?jī)?nèi)容19-21
• 2 摻鐿光纖激光器理論研究及仿真21-35
• 2.1 摻鐿光纖激光器的工作機(jī)理21-24
• 2.1.1 Yb~(3+)的能級(jí)結(jié)構(gòu)21-23
• 2.1.2 Yb~(3+)的吸收和發(fā)射光譜特性23-24
• 2.2 光纖激光器速率方程和公式推導(dǎo)24-27
• 2.3 端面泵浦的摻鐿雙包層光纖激光器數(shù)值模擬分析27-34
• 2.3.1 泵浦源工作波長(zhǎng)對(duì)激光輸出功率的影響28-29
• 2.3.2 泵浦方式對(duì)激光輸出的影響29-31
• 2.3.3 增益光纖長(zhǎng)度對(duì)激光輸出的影響31-33
• 2.3.4 諧振腔腔鏡反射率對(duì)激光輸出的影響33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 3 摻鐿超熒光光纖光源理論研究及仿真35-47
• 3.1 摻鐿超熒光光纖光源的基本原理和結(jié)構(gòu)分類35-37
• 3.1.1 超熒光產(chǎn)生的基本原理35-36
• 3.1.2 超熒光光纖光源的基本結(jié)構(gòu)36-37
• 3.2 摻鐿雙包層光纖超熒光光源的速率方程37-38
• 3.3 端面泵浦的摻鐿超熒光光纖光源的數(shù)值模擬分析38-45
• 3.3.1 泵浦方式對(duì)ASE輸出功率的影響39-41
• 3.3.2 增益光纖對(duì)ASE輸出功率及光譜的影響41-45
• 3.4 光纖端面反射率對(duì)超熒光光纖光源的影響45-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 4 摻鐿光纖激光器及超熒光光纖光源的實(shí)驗(yàn)研究與結(jié)果47-73
• 4.1 全光纖結(jié)構(gòu)摻鐿雙包層光纖激光器實(shí)驗(yàn)裝置47-54
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置48-52
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析52-54
• 4.2 同帶泵浦摻鐿超熒光光纖光源實(shí)驗(yàn)裝置54-65
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置54-55
• 4.2.2 相關(guān)光學(xué)器件55-58
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析58-65
• 4.3 包層泵浦摻鐿超熒光光纖光源實(shí)驗(yàn)裝置65-72
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置65-66
• 4.3.2 相關(guān)光學(xué)器件66-67
• 4.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析67-72
• 4.4 本章小結(jié)72-73
• 5 結(jié)論73-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士/博士學(xué)位期間取得的研究成果81-85
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集85

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4 本報(bào)記者 胡Z，

本文編號(hào)：349011