本文關(guān)鍵詞：高功率摻鐿雙包層光纖激光器SRS效應(yīng)理論研究

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【摘要】：高功率光纖激光器在醫(yī)療器械、工業(yè)切割、高能武器等尖端科技領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。輸出功率超過千瓦的光纖激光器多采用摻雜鍺、鐿、鉺、釹等稀土離子的雙包層光纖作為增益介質(zhì)。截止目前,光纖激光器單模最高輸出功率已達1萬瓦,多模最高輸出功率已超過10萬瓦。光纖激光器輸出功率不斷提高,影響輸出功率繼續(xù)提升的因素也愈發(fā)突顯。光纖內(nèi)部機械損傷、光纖內(nèi)的溫度以及光纖中的非線性效應(yīng)等都會對光纖激光器的輸出特性產(chǎn)生影響,這嚴重阻礙了光纖激光器輸出功率的提高。本文對阻止連續(xù)高功率光纖激光器功率提升的最主要原因——光纖中的非線性效應(yīng),主要是受激拉曼散射效應(yīng)(SRS)進行了研究,主要探究了：1.在連續(xù)光的前提下,只考慮一階SRS,在光纖激光器、光纖放大器和傳能光纖中建立了信號光、泵浦光和斯托克斯光共存時的基本動力學模型。2.使用配點法數(shù)值求解了穩(wěn)態(tài)條件下激光器模型、放大器模型和傳能光纖模型的耦合速率方程組,得到了泵浦光、信號光和斯托克斯光沿光纖的軸向分布規(guī)律,模擬了輸出功率特性。3.用Matlab編寫了仿真計算程序,設(shè)計了人機交互界面,實現(xiàn)了自動化仿真。輸出功率仿真值/真實值大于90%。4.利用編制的軟件探究了不同泵浦條件下,光纖振蕩器、LD直接泵浦放大、MOPA放大和同帶泵浦放大激光器結(jié)構(gòu)中有源光纖參數(shù)(如有源光纖的有效截面、長度、摻雜濃度等)、光源(如信號和泵浦激光波長、泵浦方式等)以及傳能光纖對SRS效應(yīng)的影響。所得的數(shù)據(jù)為高功率光纖放大器和激光器的搭建提供了參考。
【關(guān)鍵詞】：光纖激光器 數(shù)值模擬 雙包層摻鐿光纖 SRS效應(yīng)
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN248
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-27
• 1.1 光纖激光器概述13-22
• 1.1.1 國內(nèi)外光纖激光器的發(fā)展13-18
• 1.1.2 高功率光纖激光器的結(jié)構(gòu)分析18-22
• 1.2 高功率光纖激光器發(fā)展的關(guān)鍵問題22-24
• 1.3 高功率光纖激光器應(yīng)用24-25
• 1.4 本論文的內(nèi)容25-27
• 第二章 高功率摻鐿雙包層光纖激光器SRS模型建立27-41
• 2.1 SRS效應(yīng)概述27-28
• 2.2 SRS數(shù)值分析基本模型建立28-34
• 2.2.1 光纖振蕩器模型28-31
• 2.2.2 光纖放大器模型31-33
• 2.2.3 傳能光纖模型33-34
• 2.3 SRS仿真計算軟件概述34-40
• 2.3.1 模塊化設(shè)計34
• 2.3.2 程序計算流程圖34-35
• 2.3.3 數(shù)值方法35-37
• 2.3.4 可行性驗證37-40
• 2.4 本章小結(jié)40-41
• 第三章 高功率雙包層摻鐿光纖激光器SRS效應(yīng)仿真41-75
• 3.1 光纖振蕩器中的SRS效應(yīng)41-53
• 3.1.1 傳能光纖長度的影響42-45
• 3.1.2 振蕩級有效模面積的影響45-46
• 3.1.3 增益光纖長度的影響46-47
• 3.1.4 泵浦波長及泵浦方式的影響47-51
• 3.1.5 纖芯摻雜濃度的影響51-52
• 3.1.6 信號波長的影響52-53
• 3.2 LD直接泵浦放大模型中的SRS效應(yīng)53-61
• 3.2.1 傳能光纖長度的影響56-57
• 3.2.2 有效模面積的影響57-58
• 3.2.3 纖芯摻雜濃度的影響58
• 3.2.4 增益光纖長度的影響58-60
• 3.2.5 光纖拉曼損耗的影響60
• 3.2.6 信號波長的影響60-61
• 3.3 LD泵浦MOPA放大結(jié)構(gòu)中的SRS效應(yīng)61-68
• 3.3.1 輸出特性模擬63-65
• 3.3.2 增益光纖長度級間分配的影響65-67
• 3.3.3 放大級級間泵浦功率分配的影響67-68
• 3.4 含SRS的同帶泵浦放大器模型68-74
• 3.4.1 輸出特性模擬70-72
• 3.4.2 有效模面積和摻雜濃度的影響72
• 3.4.3 增益光纖長度的影響72-73
• 3.4.4 信號光波長的影響73-74
• 3.5 本章小結(jié)74-75
• 第四章 總結(jié)75-79
• 參考文獻79-83
• 致謝83-85
• 學術(shù)成果和發(fā)表的學術(shù)論文85-86
• 附件86-87

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3 戴勁松;我國自主研發(fā)高性能光纖激光器打破國際壟斷格局[N];大眾科技報;2008年

4 本報記者 胡Z，

本文編號：907046