本文關鍵詞：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】：隨著國際市場競爭日益激烈,光纖激光器的市場占了一半以上,在諸多領域光纖激光器已經逐漸代替其他激光器的應用,光纖激光器有多個應用方向,在超高精度、激光雷達、微小信號探測、光傳感等領域,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用,同時單頻窄線寬光纖激光器的市場化、工程化也讓我們面臨巨大的挑戰(zhàn)。分析激光技術的基本物理問題和關鍵技術,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,提高雙包層光纖激光器的輸出功率和性能,對促進我國光纖激光器的工程化發(fā)展和打破國外的技術壟斷具有非常重要的意義。本課題在如何實現(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。下面我們將工作內容進行簡要介紹。一、介紹了單頻光纖激光器的定義以及它的重要應用方向,并說明本課題的研究意義和背景。介紹在課題開始前期進行的準備工作,同時對國內外相關領域的研究現(xiàn)狀進行調研。二、介紹在1μm單頻光纖激光器種子源部分所做的工作。對可實現(xiàn)單頻運轉的各種技術進行對比分析,我們采用環(huán)形腔和超短腔兩種實驗方案進行研究對比。在環(huán)形腔中,利用反饋結構,使回路反饋光與本振光進行干涉,利用窄帶寬的光纖布拉格光柵進行初步選模,再利用干涉形成的空間光柵結構進行第二次選模,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,通過縮短腔長來獲得單頻激光輸出,使用一對具有窄帶寬的光纖布拉格光柵和長度僅有1 cm的摻鐿磷酸鹽光纖構成諧振腔,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1μm光纖激光器的理論模塊進行深入分析,從鐿離子的能級結構和輸出特性出發(fā),到泵浦激發(fā)產生激光的過程。討論如何實現(xiàn)脈沖激光輸出,并對本次課題所采用的腔外聲光調制技術原理進行介紹。最后對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)進行分析,為采用有效的抑制非線性技術的方法,提供了強有力的理論依據(jù)。四、介紹在光纖激光器調制技術和窄線寬光纖激光放大器方面做的一些工作。利用函數(shù)信號發(fā)生器和聲光調制器對單頻光纖激光器種子源進行腔外調制,獲得穩(wěn)定的中心波長為1064 nm、功率大小為0.27 mW、重復頻率為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結構,對調制后脈沖激光進行四級放大,放大過程中主要采取增大增益光纖的模場面積、減小增益纖長度、對光纖實行壓力和溫度控制等方法降低非線性,以實現(xiàn)高功率輸出,最后獲得中心波長為1064 nm、功率大小為1.95 W、重復頻率為50 kHz、脈沖寬度為330 ns的窄線寬激光輸出,完成對全纖化結構納秒級窄線寬光纖激光器的實驗研究。
【關鍵詞】：光纖激光器 單頻 納秒 窄線寬 高功率
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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容19-22
• 第2章 單頻光纖激光器種子源設計與優(yōu)化22-40
• 2.1 實現(xiàn)單頻激光運轉的方法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驗研究29-37
• 2.3.1 環(huán)形腔實驗研究29-32
• 2.3.2 線性腔實驗研究32-37
• 2.4 本章小結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 鐿離子的能級結構和光譜特性40-41
• 3.1.2 雙包層摻鐿光纖放大理論41-43
• 3.2 激光調制技術的理論研究43-46
• 3.2.1 腔外聲光調制原理44-46
• 3.3 高功率光纖激光器結構中非線性效應分析46-50
• 3.3.1 受激布里淵散射產生機理47-48
• 3.3.2 受激拉曼散射產生機理48-50
• 3.4 本章小結50-52
• 第4章 窄線寬納秒光纖激光放大器實驗研究52-62
• 4.1 腔外調制52-55
• 4.1.1 調制實驗裝置52-53
• 4.1.2 實驗結果及分析53-55
• 4.2 高功率納秒窄線寬光纖放大器實驗研究55-61
• 4.2.1 主振蕩功率放大結構裝置55-56
• 4.2.2 實驗結果分析56-61
• 4.3 本章小結61-62
• 總結62-64
• 參考文獻64-70
• 攻讀碩士期間所發(fā)表的學術論文70-72
• 致謝72

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