本文關(guān)鍵詞：單頻摻鐿光纖激光振蕩器及窄線寬納秒光纖放大器研究

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【摘要】：隨著國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈,光纖激光器的市場(chǎng)占了一半以上,在諸多領(lǐng)域光纖激光器已經(jīng)逐漸代替其他激光器的應(yīng)用,光纖激光器有多個(gè)應(yīng)用方向,在超高精度、激光雷達(dá)、微小信號(hào)探測(cè)、光傳感等領(lǐng)域,單頻窄線寬激光器憑借其極窄的光譜線寬和極好的相干性得到廣泛應(yīng)用,同時(shí)單頻窄線寬光纖激光器的市場(chǎng)化、工程化也讓我們面臨巨大的挑戰(zhàn)。分析激光技術(shù)的基本物理問題和關(guān)鍵技術(shù),發(fā)現(xiàn)問題,解決問題,掌握大功率光纖激光器的放大技術(shù),提高雙包層光纖激光器的輸出功率和性能,對(duì)促進(jìn)我國(guó)光纖激光器的工程化發(fā)展和打破國(guó)外的技術(shù)壟斷具有非常重要的意義。本課題在如何實(shí)現(xiàn)窄線寬、高功率、高穩(wěn)定、低噪聲的全纖化光纖激光器方面展開研究。下面我們將工作內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。一、介紹了單頻光纖激光器的定義以及它的重要應(yīng)用方向,并說明本課題的研究意義和背景。介紹在課題開始前期進(jìn)行的準(zhǔn)備工作,同時(shí)對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研。二、介紹在1μm單頻光纖激光器種子源部分所做的工作。對(duì)可實(shí)現(xiàn)單頻運(yùn)轉(zhuǎn)的各種技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析,我們采用環(huán)形腔和超短腔兩種實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行研究對(duì)比。在環(huán)形腔中,利用反饋結(jié)構(gòu),使回路反饋光與本振光進(jìn)行干涉,利用窄帶寬的光纖布拉格光柵進(jìn)行初步選模,再利用干涉形成的空間光柵結(jié)構(gòu)進(jìn)行第二次選模,最后獲得功率大小為13.54 mW的1064 nm單頻激光輸出,穩(wěn)定性較差;在線性腔中,抓住短腔這一特點(diǎn),通過縮短腔長(zhǎng)來獲得單頻激光輸出,使用一對(duì)具有窄帶寬的光纖布拉格光柵和長(zhǎng)度僅有1 cm的摻鐿磷酸鹽光纖構(gòu)成諧振腔,最后獲得功率大小為7.5 m W的1064 nm單頻激光輸出,穩(wěn)定度較高。三、對(duì)1μm光纖激光器的理論模塊進(jìn)行深入分析,從鐿離子的能級(jí)結(jié)構(gòu)和輸出特性出發(fā),到泵浦激發(fā)產(chǎn)生激光的過程。討論如何實(shí)現(xiàn)脈沖激光輸出,并對(duì)本次課題所采用的腔外聲光調(diào)制技術(shù)原理進(jìn)行介紹。最后對(duì)窄線寬光纖激光放大器中的非線性因素(主要表現(xiàn)為SBS和SRS)進(jìn)行分析,為采用有效的抑制非線性技術(shù)的方法,提供了強(qiáng)有力的理論依據(jù)。四、介紹在光纖激光器調(diào)制技術(shù)和窄線寬光纖激光放大器方面做的一些工作。利用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器和聲光調(diào)制器對(duì)單頻光纖激光器種子源進(jìn)行腔外調(diào)制,獲得穩(wěn)定的中心波長(zhǎng)為1064 nm、功率大小為0.27 mW、重復(fù)頻率為50 kHz、脈沖寬度為330 ns的納秒脈沖激光輸出。窄線寬光纖激光放大器采用MOPA結(jié)構(gòu),對(duì)調(diào)制后脈沖激光進(jìn)行四級(jí)放大,放大過程中主要采取增大增益光纖的模場(chǎng)面積、減小增益纖長(zhǎng)度、對(duì)光纖實(shí)行壓力和溫度控制等方法降低非線性,以實(shí)現(xiàn)高功率輸出,最后獲得中心波長(zhǎng)為1064 nm、功率大小為1.95 W、重復(fù)頻率為50 kHz、脈沖寬度為330 ns的窄線寬激光輸出,完成對(duì)全纖化結(jié)構(gòu)納秒級(jí)窄線寬光纖激光器的實(shí)驗(yàn)研究。
【關(guān)鍵詞】：光纖激光器 單頻 納秒 窄線寬 高功率
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN248;TN722
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 單頻光纖激光器研究背景、意義及應(yīng)用10-11
• 1.2 單頻窄線寬光纖激光器研究現(xiàn)狀11-19
• 1.2.1 單頻光纖激光器振蕩器發(fā)展現(xiàn)狀11-16
• 1.2.2 高功率單頻光纖激光器發(fā)展現(xiàn)狀16-19
• 1.3 本課題主要研究目的和內(nèi)容19-22
• 第2章 單頻光纖激光器種子源設(shè)計(jì)與優(yōu)化22-40
• 2.1 實(shí)現(xiàn)單頻激光運(yùn)轉(zhuǎn)的方法22-27
• 2.1.1 線性腔22-24
• 2.1.2 環(huán)形腔24-26
• 2.1.3 飽和吸收體法26-27
• 2.2 F-P干涉儀的原理27-29
• 2.3 1μm波段單頻窄線寬光纖激光器種子源實(shí)驗(yàn)研究29-37
• 2.3.1 環(huán)形腔實(shí)驗(yàn)研究29-32
• 2.3.2 線性腔實(shí)驗(yàn)研究32-37
• 2.4 本章小結(jié)37-40
• 第3章 單頻光纖激光放大器理論研究40-52
• 3.1 摻鐿光纖特性分析40-43
• 3.1.1 鐿離子的能級(jí)結(jié)構(gòu)和光譜特性40-41
• 3.1.2 雙包層摻鐿光纖放大理論41-43
• 3.2 激光調(diào)制技術(shù)的理論研究43-46
• 3.2.1 腔外聲光調(diào)制原理44-46
• 3.3 高功率光纖激光器結(jié)構(gòu)中非線性效應(yīng)分析46-50
• 3.3.1 受激布里淵散射產(chǎn)生機(jī)理47-48
• 3.3.2 受激拉曼散射產(chǎn)生機(jī)理48-50
• 3.4 本章小結(jié)50-52
• 第4章 窄線寬納秒光纖激光放大器實(shí)驗(yàn)研究52-62
• 4.1 腔外調(diào)制52-55
• 4.1.1 調(diào)制實(shí)驗(yàn)裝置52-53
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析53-55
• 4.2 高功率納秒窄線寬光纖放大器實(shí)驗(yàn)研究55-61
• 4.2.1 主振蕩功率放大結(jié)構(gòu)裝置55-56
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析56-61
• 4.3 本章小結(jié)61-62
• 總結(jié)62-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 攻讀碩士期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70-72
• 致謝72

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