2 μm-5 μm的中紅外波段處于大氣窗口并且覆蓋了常見分子的轉(zhuǎn)動(dòng)-振動(dòng)區(qū),如溫室氣體、水分子、空氣污染物、有毒物質(zhì)、生物組織等。在這個(gè)光譜區(qū)間,上述分子具有強(qiáng)烈的吸收,因此中紅外光譜法能提供極其靈敏的化學(xué)分析與檢測(cè),中紅外相干源在遙感、實(shí)時(shí)光譜學(xué)方面有重要應(yīng)用,這些應(yīng)用包括醫(yī)療診斷、軍事上的光電對(duì)抗、紅外成像、在線大氣質(zhì)量檢測(cè)等。為了有效地開發(fā)中紅外波段的潛能,人們發(fā)展了各種類型的中紅外相干源,包括光纖激光器、量子級(jí)聯(lián)激光器、固體摻雜的激光器以及光參量激光器等。其中稀土離子摻雜的光纖激光器由于其光束質(zhì)量好、散熱快、結(jié)構(gòu)緊湊、易于維護(hù)、光譜覆蓋范圍廣等特點(diǎn)受到了研究人員的廣泛關(guān)注。在可見和近紅外波段,各種類型的光纖激光器已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到各行各業(yè)。在近紅外波段,已經(jīng)取得萬瓦量級(jí)的激光輸出,但是輸出波長(zhǎng)向中紅外波段拓展時(shí),輸出功率隨著波長(zhǎng)的增加呈指數(shù)降低。目前摻雜光纖中還未取得超過4 μm的激光輸出,最長(zhǎng)的輸出波長(zhǎng)為3.95μm。主要原因在于缺乏高性能、低聲子能量、低損耗的中紅外玻璃以及高質(zhì)量、高功率近紅外泵浦源;另一個(gè)限制中紅外波段激光輸出功率提升的因素為某些稀土離子固有的能級(jí)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致... 

【文章來源】：中國(guó)工程物理研究院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：67 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２常見氣體分子在２－５?ｎｍ波段吸收光譜??

?雙波長(zhǎng)泵浦中紅外光纖激光產(chǎn)生技術(shù)研宄???第一章緒論??１．１研究背景與意義??在中紅外波段，大氣透明窗口分別位于２ｊ＿ｕｎ－５｜＿１１１１波段和８｜＿１１１１－１２｜１１１：１波段，如??圖１．１所示。其中２?ｐｍ－５?ｐｍ之間波段又位于所謂的“分子指紋區(qū)”，許多污染物以及??氣體分子在此光譜區(qū)間有著很強(qiáng)的吸收：如溫室氣體Ｃ０２（４．３ｎｍ）、水分子Ｈ２０（２．７Ｍｍ）、??空氣污染物Ｓ０２（４阿）、有毒物質(zhì)如ＨＦ（２．５＾ｍ），ＣＯ（２．３和４．６興）、生物組織等，如圖??１．２所示。因此在２?ｐｍ－５?ｐｍ波段，氣體光譜學(xué)能提供極其靈敏的氣體化學(xué)分析、遙感??以及大氣污染物檢測(cè)；在國(guó)防領(lǐng)域可以用作激光雷達(dá)、紅外成像以及空間光電對(duì)抗；在??醫(yī)療領(lǐng)域可用作激光掃描、醫(yī)療診斷和激光手術(shù)；在其他領(lǐng)域也有著重要的應(yīng)用［１＿６］。??１００?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ??！；＿?ＰＶ??－ｌ?ｌｌｉｒ?ｌｉｔ?Ｌ．．．?Ｉ??０?１?２?３?４?５?６?７?８?９?１０?１１?１２?１３?１４?１５??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ??圖１．１各波段大氣透過率曲線??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｐｍ）??－－?５?４．５?４?３．５?３?２．５?２．３?２??々?，．■?■?，?■?．￣■￣，???１?■??１Ｅ－２４??Ｒ?１Ｅ－１６－Ｊ?；??１?１Ｅ－１７?Ｃ〇２?；?＿?：?１Ｅ－２３??；＝??ｉ＝＿?一，１??Ｉ?ｉＬＺＪｂｌＥ??－１?２０００?２５００?３０００?３５００?４０００?４５００?５０００??Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ?（ｃｍ＇１）??圖１．２常

參量振??蕩器等。其中稀土離子摻雜的光纖激光器由于其光束質(zhì)量好、散熱快、結(jié)構(gòu)緊湊、易于??維護(hù)、光譜覆蓋范圍廣等特點(diǎn)受到了研究人員和工業(yè)界的廣泛關(guān)注［１－７］。??對(duì)于近紅外波段（１？２ｎｍ），Ｎｄ３＋、Ｅｒ３＋、Ｔｍ３＋等離子摻雜的硅玻璃光纖產(chǎn)生的高能、??高光束質(zhì)量光纖激光已在工業(yè)、通信、國(guó)防與醫(yī)療等領(lǐng)域己經(jīng)取得了廣泛的應(yīng)用與巨大??的成功。但是當(dāng)光纖激光器的輸出波長(zhǎng)向２－５?ｐｍ中紅外波段擴(kuò)展時(shí)，輸出功率隨波長(zhǎng)??的增加呈指數(shù)降低中紅外波段摻雜光纖輸出波長(zhǎng)與輸出功率的變化曲線如圖１．３所??／Ｊｎ?〇??１０３?１?＇?＇?１??：Ｔｍ：Ｓｉ０２．．??，?「９１?、－、?Ｄｙ：ＺＢＬＡＮ??ｆ?１０「?．、．、［１０］?１??Ｃ?ｊ?Ｅｒ：ＺＢＬＡＮ??—?Ｄｙ：ＺＢＬＡＮＴ、．?Ｈｏ：ＩｎＦ３??ｉ１０?；?［ｉｉ］?、．、．［８］ｉ??Ｏ?！?Ｖ．：，??ｌ〇ｉ?ｒ??ｉＵ?Ｈｏ：ＺＢＬＡＮ?：??，：?［１３Ｌ?：??ｌ〇＇２?＊—１?１?１?１?￣??２?２．５?３?３．５?４??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??圖１．３中紅外波段，己報(bào)道在摻雜光纖中連續(xù)波運(yùn)轉(zhuǎn)輸出波長(zhǎng)與輸出功??率變化曲線??在２?ｐｍ區(qū)域，得益于硅玻璃良好的機(jī)械與熱性能，以及高功率光纖器件的發(fā)展，??使用近紅外半導(dǎo)體泵浦Ｔｍ?yè)诫s的硅光纖的輸出功率己達(dá)到１?ｋＷ量級(jí)［９］。然而，受限??于娃玻璃透明度以及較高的聲子能量（ｌｌＯＯｃｎｒ１），娃玻璃已經(jīng)不再適合作為激光輸出??波長(zhǎng)大于２．２｜ｘｍ的光纖玻璃材料⑴。氟化鋯玻璃（Ｆｌｕｏｒｏｚｉｒｃｏｎａｔｅ．ＺＢＬＡＮ）制成的光纖?


本文編號(hào)：3330512