文档介绍：硕士学位论文郑州大学二零零六年五月授予单位代码学号或申请号论文题目:作者姓名:学科门类:专业名称:导师姓名、职称:掺镱双包层光纤激光器的研究赵玉辉学郑义教授密级理光
要摘功率等特点,近年来发展迅速,已广泛应用于激光加工、光通信、激光医疗、及技术是目前光纤激光器的一个重要的研究方向。本文从理论和实验两方面对掺“双包层光纤激光器进行了系统的研究。主要内容如下:研究进展、主要应用和发展方向进行了综述,指出了该课题研究的重要意义。钊胩教至瞬鬥彼ò愎庀思す馄鞯墓ぷ骰恚枋隽四芗督峁埂⒐达式;利用进行了数值模拟,讨论了激光和泵浦光的功率分布、闽值、增益介质的长度、斜效率,输出透过率以及泵浦方式对激光输出的影响。为实验的优化设计提供了理论上的依据。辛薋—徊鬥八ò愎庀思す馄魇笛檠芯俊T谌胂吮闷止β饰..%。对实验结果和实验中存在的问题进行了合理的分析,提出今后工作的构双包层掺“光纤狿腔端泵浦梅花形内包层双包层光纤激光器由于其具有光束质量好、效率高、结构紧凑和易于实现高军事等领域。激光二极管泵浦掺”的双包层光纤激光器及相关的理论和蛞=樯芰怂ò愎庀耍⒍怨谕獠鬥彼ò愎庀思す馄髁煊蚰诘谱特性和”离子受激辐射的特点,显示出它作为光纤掺杂离子的优越性;对光纤激光器的谐振腔技术和端泵、侧泵及偷缺闷竹詈霞际踅辛讼低车墓纳和阐述。⒘怂ò愎庀思す馄鞯墓β蚀浞匠蹋⒍怨庀思す馄魇涑霾ǔぬ性、闽值功率和斜效率进行了探讨;利用传输方程对双包层光纤激光器的输出功率特性进行了分析,得到了光纤激光器输出功率、闽值功率和斜率效率的解析表保す馄鞯淖畲笫涑龉β饰.,光一光转换效率为.%,斜率效率为想和建议。关键词:光纤激光器摘要.
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学位沦文作者┟:之办乏舅/≯。戽厂月,,郑重声明本人的学位论文是在导师指导下独立撰写并完成的,学位论文没有票浴⒊任シ囱醯赖隆⒀豕娣兜那秩ㄐ形#裨颍救嗽意承担由此产生的一切法律责任和法律后果,特此郑重声明。
第一章绪论年美国的用一根芯径档牟纛AРǖ脊鄄斓郊す双包层光纤的结构与特性双包层光纤的结构现象【”,从此打开了光纤激光器的历史长河。年和年,确直报道了钕玻璃光纤激光器【引。由于当时光纤材料损耗很大,以及相关理论和试验条件的限制,光纤激光器的发展很缓慢。随着光纤技术和半导体激光器的发展,光纤激光器也得到了较快的发展,年,第一台使用半导体泵浦的光纤激光器研制成功】。然而,普通光纤纤芯截面很小,泵浦光较难耦合到单模纤芯内,加之单模光纤对泵浦光模式的严格要求,光纤激光器一度被认为是一种有量级的弱光子源。直到世纪年代后期,美国麻省宝丽来公司提出了包层泵浦技术,为光纤激光器的输出功率找到了解决的途径。以双包层光纤为基础的包层泵浦技术,提高了光纤激光器的输出功率,改变了光纤激光器仅仅是小功率光子器件的历史。与普通单模光纤相比,双包层光纤不仅在纤:&和内包层间存在一个传光波导,而浚谀诎愫屯獍阒湟泊嬖谝桓龃ü獠ǖ迹飧霾ǖ加薪洗的数值孔径和截面面积。高功率、多模的泵浦光在内包层中传输,产生的激光在纤芯中传输,而且泵浦光基本上是沿光纤整个长度上泵浦的,因此,可以得到大功率,基横模的激光输出。世纪年代至今,由于包层泵浦技术等多项重大技术的突破,光纤激光器获得了前所未有的发展。与固体激光器相比,光纤激光器具有效率高、阈值低、窄线宽、可调谐、紧凑小巧和高性能等众多优点。所以,光纤激光器在光纤通信、医疗、传感、工业加工、国防和军事等领域获得口益广泛的应用,对其进一步研究成为当前相关领域研究的热点。双包层光纤的基本结构如图所示,由四层材料构成,分别为纤芯、内包层、外包层和涂覆层。纤芯是由掺稀土元素的构成,它作为激光的传输通道,对激光波长应设计成单模,以保证输出激光是基横模。内包层由纯构成,它的横向尺寸和数值孔径都要比纤芯大的多,作为泵光通道,它对泵浦光是多模的。一般内包层可以做成各种形状,有圆形、方形、巍⒕匦巍⒚坊ㄐ蔚取2善止在不同形状的内包层中传输时,纤芯对泵浦光的吸收率不同,从而影响着激光腔的光光转换效率。外包层是由折射率比内包层小的聚合物材料构成,这样在内包层和外包层之间形成了一个大截面、大数值孔径的光波导结构,它可以允许大数值孔径、大截面和多模的高功率泵光耦合到光纤中。最外层是保护层】。
莉涯一外铲层芗稀十纤芯保护诓通光纤的纤芯尺寸非常小,多为岬左右,把大功率的泵浦光通过端面耦合的.ò愎庀说奶匦图掺稀土双包层光纤结构示意图普通光纤激光器的泵浦方式是将泵浦光直接导入光纤,为保证单模运转,普方式进入光纤十分困难。对于双包层光纤,象浦