本文選題：光纖激光器　切入點(diǎn)：大模場(chǎng)光纖　出處：《南京郵電大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：增益導(dǎo)引-折射率反導(dǎo)引(GG-IAG)光纖作為一種新型大模場(chǎng)光纖的有效解決方案,從2003年提出至今一直受到研究者的廣泛關(guān)注。本論文結(jié)合GG-IAG光纖的基本工作機(jī)理,通過(guò)理論設(shè)計(jì)與仿真,研究了其激光閾值性能;在此基礎(chǔ)上,提出了增益導(dǎo)引-折射率交叉導(dǎo)引、增益導(dǎo)引-折射率交替導(dǎo)引兩種改進(jìn)型的大模場(chǎng)光纖結(jié)構(gòu),并建立了相應(yīng)的理論模型,得到了一系列創(chuàng)新性研究成果;設(shè)計(jì)制備出摻釹磷酸鹽增益導(dǎo)引-折射率反(正)導(dǎo)引大模場(chǎng)光纖,對(duì)其激光性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,具體工作如下:1.在傳統(tǒng)的激光器速率方程理論的基礎(chǔ)上,提出了新的改進(jìn)型速率方程并應(yīng)用于GG-IAG大模場(chǎng)光纖的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真。通過(guò)解析解法,求得在單端泵浦和側(cè)面均勻泵浦條件下,摻釹磷酸鹽GG-IAG光纖激光器的閾值特性,研究了閾值特性與光纖參數(shù)之間的關(guān)系,給出了降低激光器閾值的優(yōu)化方案。2.針對(duì)GG-IAG光纖端面泵浦效率低的問(wèn)題,提出并建立了改進(jìn)型的增益導(dǎo)引-折射率交叉導(dǎo)引光纖結(jié)構(gòu)模型。首次通過(guò)解析法,推導(dǎo)得到增益導(dǎo)引-折射率交叉導(dǎo)引光纖激光器在雙端泵浦條件下的閾值特性。結(jié)果顯示:增益導(dǎo)引-折射率交叉導(dǎo)引光纖激光器閾值比GG-IAG光纖的閾值有所降低,從而改進(jìn)了激光器的輸出特性。3.首次提出了增益導(dǎo)引-折射率交替導(dǎo)引大模場(chǎng)光纖結(jié)構(gòu)的概念,建立了相應(yīng)的理論模型并構(gòu)建邊界條件。通過(guò)對(duì)光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì),可以保證其模場(chǎng)直徑在與GG-IAG光纖相同的條件下,仍然保持光的單模傳輸特性。研究了其在前向泵浦、后向泵浦和雙向泵浦條件下,泵浦光和信號(hào)光的傳輸規(guī)律及其激光輸出特性;研究結(jié)果顯示,與GG-IAG光纖相比,增益導(dǎo)引-折射率交替導(dǎo)引光纖的激光閾值顯著降低,輸出激光效率明顯提高,解決了GG-IAG光纖輸出效率低下的問(wèn)題,為實(shí)際應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ),豐富了GG-IAG光纖的理論體系。建立了增益導(dǎo)引-折射率交替導(dǎo)引大模場(chǎng)光纖三維溫度分布函數(shù),研究了其在穩(wěn)態(tài)作用下,溫度隨光纖半徑方向和長(zhǎng)度方向的分布特征,研究結(jié)果為光纖激光器的散熱提供解決方案。4.對(duì)增益導(dǎo)引-折射率反(正)導(dǎo)引光纖預(yù)制棒的纖芯和包層材料進(jìn)行了設(shè)計(jì)制備。研究了釹離子摻雜濃度對(duì)激光玻璃光譜性能的影響規(guī)律,通過(guò)J-O理論和Mc Cumber理論等對(duì)光譜參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算表征,得到了光譜性能優(yōu)良的纖芯玻璃材料。通過(guò)對(duì)玻璃配方設(shè)計(jì)調(diào)整,匹配了折射率反(正)導(dǎo)引光纖的包層材料,有效控制了纖芯和包層材料在光學(xué)性能、溫度性能和機(jī)械性能等各方面的融合性。通過(guò)管棒法制備了增益導(dǎo)引-折射率反(正)導(dǎo)引大模場(chǎng)光纖預(yù)制棒,并拉制了230μm-790μm范圍內(nèi)幾種不同直徑的光纖,對(duì)光纖的光學(xué)性能進(jìn)行了的測(cè)試分析。開(kāi)展了光纖激光器實(shí)驗(yàn)研究,但沒(méi)有實(shí)現(xiàn)激光輸出,主要原因是光纖的損耗較大,以及腔內(nèi)存在的光纖端面的菲涅爾反射損耗、衍射損耗等因素導(dǎo)致激光閾值較高,且泵浦光的利用率也較低。開(kāi)展了增益導(dǎo)引-折射率反(正)導(dǎo)引光纖放大器實(shí)驗(yàn)研究,增益導(dǎo)引-折射率反(正)導(dǎo)引光纖在脈沖泵浦光平均功率為0.65mW時(shí),光信號(hào)放大效率達(dá)9.67%/cm(10.2%/cm)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN248;TN253

【參考文獻(xiàn)】

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3 劉景琳;高功率光纖激光器輸出特性?xún)?yōu)化研究[D];湖南大學(xué);2011年

4 李瑋楠;Er～（3+）/Yb～（3+）摻雜硅酸鹽玻璃激光主動(dòng)材料及其應(yīng)用探索[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機(jī)械研究所）;2006年

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1 梁保倉(cāng);鐿鉺共摻磷酸鹽玻璃的制備及光譜性能研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2014年

2 王建文;摻銩鋇鎵鍺酸鹽玻璃光纖的研制[D];華南理工大學(xué);2011年

3 裴文哲;一種摻鐿雙包層光纖激光器理論模型與數(shù)值分析研究[D];北京郵電大學(xué);2008年

4 楊青麗;摻釹磷酸鹽玻璃波導(dǎo)激光器的研究[D];電子科技大學(xué);2007年

5 賈明;新型摻鐿激光玻璃的研制[D];中南大學(xué);2004年

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本文編號(hào)：1677736