本文關(guān)鍵詞：基于SBS的摻銩光纖放大器對雙單頻激光放大特性的研究

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【摘要】：2μm波段激光憑借其所具有的人眼安全、可調(diào)諧范圍廣等優(yōu)點廣泛應(yīng)用在激光醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、激光雷達(dá)、遙感探測、軍事技術(shù)等領(lǐng)域,因而受到研究人員越來越多的關(guān)注。為了提高激光器輸出光的光束質(zhì)量,大功率光纖激光器均采用主振蕩功率放大(MOPA)結(jié)構(gòu)。但是,在普通的窄線寬光纖放大器中,由于傳輸功率高,纖芯截面積小,同時相互作用距離長,各種非線性效應(yīng)很容易產(chǎn)生,特別是受激布里淵散射(SBS)效應(yīng)的影響較嚴(yán)重,從而導(dǎo)致了放大器的輸出功率大大降低。本文就摻銩光纖放大器對雙單頻和雙單頻激光放大特性進(jìn)行研究,為高性能MOPA大功率摻銩光纖放大器的研制提供了理論依據(jù)。本文的主要工作和創(chuàng)新點包括：1.建立了基于SBS效應(yīng)的摻銩光纖放大器對雙單頻激光放大的理論模型,采用牛頓迭代法和龍格-庫塔法相結(jié)合的方法對雙單頻摻銩光纖放大器的理論模型進(jìn)行求解。2.利用Matlab軟件對上述模型進(jìn)行了數(shù)值仿真,得出了摻銩光纖放大器中泵浦光功率、信號光功率、Stokes功率、溫度能量沿光纖長度的分布,并對摻銩光纖放大器的雙單頻激光放大和單頻激光放大的性能等進(jìn)行了對比分析。在相同的條件下,當(dāng)兩個信號光種子功率比為1：1時,雙單頻激光放大時信號輸出功率約為單頻放大時的兩倍,雙單頻放大時SBS閾值功率是單頻放大時的兩倍。3.當(dāng)兩個種子光中心波長分別為1941 nm和1940 nm,功率為1 W,泵浦功率為60 W時,對于28m的光纖長度可以得到最大25.75 W的信號光輸出功率。通過適當(dāng)增加光纖長度,提高Tm3+摻雜濃度,增大泵浦光功率,增大光纖纖芯有效面積等,均可以有效提高摻銩放大器的輸出功率,并抑制雙單頻激光放大的SBS效應(yīng)。
【關(guān)鍵詞】：光纖放大器 摻銩光纖放大器 雙單頻放大 受激布里淵散射
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN722
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-20
• 1.1 摻銩光纖激光器的發(fā)展12-13
• 1.2 多波長激光器實現(xiàn)方式及發(fā)展13-16
• 1.3 放大器的發(fā)展16-17
• 1.4 多波長光纖放大器的應(yīng)用17-18
• 1.5 論文的主要工作18-20
• 2 摻銩放大器的雙單頻激光放大的理論模型20-34
• 2.1 摻銩光纖放大器的泵浦源20-21
• 2.2 前向泵浦方式和后向泵浦方式21-22
• 2.3 影響摻銩光纖放大器性能的因素22-24
• 2.3.1 泵浦功率22-23
• 2.3.2 增益光纖長度23
• 2.3.3 Tm~(3+)摻雜濃度23-24
• 2.3.4 光纖纖芯的有效面積24
• 2.4 雙單頻激光放大的理論模型24-28
• 2.5 數(shù)值計算方法28-32
• 2.5.1 牛頓迭代法29-30
• 2.5.2 龍格-庫塔法30-32
• 2.6 本章小結(jié)32-34
• 3 摻銩放大器對雙單頻激光和單頻激光放大的性能對比34-42
• 3.1 雙單頻激光放大中SBS效應(yīng)影響因素的討論34-40
• 3.1.1 單頻摻銩光纖放大器的特性35-37
• 3.1.2 雙單頻激光放大和單頻激光放大時泵浦功率的對比37
• 3.1.3 雙單頻激光放大和單頻激光放大時光纖內(nèi)信號光功率對比37-38
• 3.1.4 雙單頻激光放大和單頻激光放大時光纖內(nèi)SBS功率分布的對比38-39
• 3.1.5 雙單頻激光放大和單頻激光放大時增益光纖內(nèi)的溫度分布對比39-40
• 3.2 本章小結(jié)40-42
• 4 摻銩放大器對雙單頻激光放大的影響因素及SBS效應(yīng)分析42-50
• 4.1 增益光纖長度的影響42-43
• 4.2 TM~(3+)摻雜濃度的影響43-44
• 4.3 泵浦功率的影響44-45
• 4.4 光纖纖芯有效面積A_(eff)的影響45-46
• 4.5 換熱系數(shù)的影響46-48
• 4.6 本章小結(jié)48-50
• 5 結(jié)論50-52
• 5.1 論文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點50-51
• 5.2 未來的工作展望51-52
• 參考文獻(xiàn)52-56
• 作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果56-58
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集58

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