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高功率镱(Yb~(3+))离子掺杂双包层光纤激光器的研究

高功率光纤激光器是集结了激光二极管光纤模块及其泵浦技术、双包层光纤制作技术及光纤光栅技术与一身的新型激光器技术,在众多领域有着重要的应用前景,国际上已是十几亿美元的产业,被誉为二十一世纪初最伟大的发明之一。在本论文中,首先概述了光纤激光器的发展历史、最新研究现状及最新发展情况,总结了实现高功率光纤激光器所需要的关键技术,如高功率泵浦模块、双包层光纤及光纤光栅技术等。双包层光纤概念的提出使得光纤激光器作为高功率输出器件成为可能。因此在本论文里采用几何光学和纤维光学模式理论的方法分析了不同内包层结构的双包层光纤对光纤激光器性能的影响,建立理论分析模型,并设计了新型内包层结构的双包层光纤。结合稀土离子的吸收及发射特性及二极管泵浦固体激光原理,应用相关的理论建立了高功率F-P腔型光纤激光器的理论分析模型,利用MATLAB、MathCAD,ORIGIN等软件,采用数值计算及分析方法,结合具体参量数值对实验进行了模拟分析,并研究了不同特性参  (本文共142页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
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高功率镱(Yb~(3+))离子掺杂双包层光纤激光器的研究

高功率光纤激光器最近几年来取得了快速发展,逐渐摆脱过去被人们所认为的是一种小功率器件、应用领域受到限制的观点,这得益于高功率,高亮度多模半导体泵浦激光器性能的提高和包层泵浦双包层光纤技术的出现。如今光纤激光器以光纤作为增益介质所具有的良好的散热特性以及高转换效率(60%)的优点,高功率器件可广泛应用于工业加工,激光打标,军事,医疗以及光通信DWDM系统中。特别是工作波长可以在1060nm-1200nm高效率工作的以Yb3+离子掺杂在光纤纤芯中的高功率光纤激光器,是占据绝大多数激光加工领域的Nd:YAG激光器的竞争对手。光纤激光器是指以光纤为基质掺入某些激活离子做成工作物质,或者利用光纤本身的非线性效应制作成的一类激光器。光纤激光器作为一种新兴的激光技术,在技术和性能的优异性使得世界上很多国家都在开展光纤激光器的研究,2002年报道了实现135W单模光纤激光器。国内也有多家单位开展此方面的研究。上海光机所报道了4.9瓦的高功率双包...  (本文共92页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
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掺镱双包层光纤的研究

双包层结构的掺镱光纤具有较宽的吸收和发射截面积,高的量子转换效率,以它为增益介质的光纤激光器具有高功率输出、高斜率效率、高光束质量等特点,其应用范围越来越广泛,如精度激光加工、激光雷达系统、光通信及目标指示等领域中相干光源,在军事上也有着广泛的应用潜力。掺镱双包层光纤作为研制高功率光纤激光器的关键元器件,成为目前国内外研究热点,近年来发展迅速。在本论文中,概述了掺镱双包层光纤的优点及应用、最新研究现状及最新发展情况。对掺镱双包层光纤激光器的工作原理、优势及发展情况也进行了介绍,同时开展了以下研究工作:一、双包层光纤结构及与吸收特性关系研究。双包层光纤概念的提出使得光纤激光器作为高功率输出器件成为可能。结合镱离子的吸收及发射特性及掺镱双包层光纤的特性,采用几何光学和纤维光学模式理论的方法分析了不同内包层结构的双包层光纤对光纤激光器性能的影响,建立理论分析模型,并设计了新型内包层结构的双包层光纤。二、掺镱双包层光纤制备工艺技术的研究...  (本文共85页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
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掺镱双包层光纤激光器的理论与实验研究

掺镱双包层光纤激光器具有结构紧凑、散热条件简单、泵浦波长范围宽、高效率、高功率、寿命长等优点,在光通讯、工业加工、医疗、激光印刷与打标等领域有着广泛的应用。本论文对掺镱双包层光纤激光器进行了理论和实验研究。主要内容如下:1.介绍了掺镱双包层光纤激光器的原理、应用及国内外研究进展;2.提出了一种快速、准确、稳定的连续光纤激光器的数值求解算法。根据打靶法的思想,首次将连续光纤激光器带边值条件的速率方程组的求解转化成了无约束最优化问题。而BFGS算法与Newton法相结合的方法是一种很好的选择,它不仅收敛速度快,而且整体收敛性好。这种方法也可以用于求解光纤放大器的稳态解。另外,对声光调Q光纤激光器的数值求解算法作了初步的讨论;3.对前向泵浦、后向泵浦以及双向泵浦的连续光纤激光器的输出特性进行了数值模拟。研究了光纤激光器输出功率随光纤长度、掺杂浓度及输出端反射率的变化规律。对于双端泵浦的高功率掺镱双包层光纤激光器,首次从理论上提出当其他...  (本文共80页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
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铒镱共掺双包层光纤放大器的研究

近年来,随着人们对通信业务多元化的要求不断提高,信息和通信技术得到了飞速的发展,新技术的产生对光纤放大器的性能提出了更高的要求。在密集波分复用系统(Dense Waveguide Division Multiplex,DWDM)、有线电视网络(Community Antenna Television,CATV)以及光纤到户(Fiber To The Home,FTTH)大功率分配系统中,要求光纤放大器具有更高的饱和输出功率。铒镱共掺双包层光纤放大器解决了铒离子掺杂浓度过高时的浓度淬灭问题,提高了抽运光的吸收效率,使光纤放大器的单位功率成本大大降低,目前已成为通信用1550nm波段高功率光纤放大器的首选方案,成为了国内外该领域研究的热点。本文从铒镱共掺系统的速率方程和信号光、抽运光以及ASE光的功率传输方程出发,采用前向抽运方式,对传输方程运用四阶龙格库塔迭代法进行了数值求解;研究了光纤长度、抽运光功率、信号光功率、镱铒离子掺杂浓...  (本文共84页) 本文目录 | 阅读全文>>

南开大学
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掺Yb~(3+)双包层光纤激光器的研究

本论文围绕着掺Yb3+双包层光纤激光器进行研究工作,报告了得到的科研成果,包括以下的内容:1.在截止波长高于1060nm的少量模光纤中用相位掩模法写入布拉格光纤光栅,制作的布拉格光栅具有几个透射峰。运用光纤光栅的耦合模理论根据光纤的结构和参数,可以模拟出这种方法的每个透射峰的位置,与实验的结果一致性很好。理论上的推导还给出了少量模光纤光栅的温度依赖特性与单模光纤布拉格光栅的温度依赖性相似,得到的结论为在少量模布拉格光纤光栅均匀受热时,它的几个反射峰具有相同的温度漂移,而且这个透射谱的形状不因为温度的改变而改变。最吸引我们的是使用这种光纤光栅做为腔镜组成的掺Yb3+单包层和双包层光纤激光器有着小于0.1nm的3dB带宽,说明少量模光纤布拉格光栅具有较窄的反射峰。上述这些特性使这种光纤光栅在传感技术,光纤通信和其它很多的领域可以得到应用。2.讨论了Yb3+离子的能级结构和光谱特性,并从稳态速率方程,结合谐振腔结构特点采用Ido Ke...  (本文共118页) 本文目录 | 阅读全文>>

《电子制作》2013年23期
电子制作

掺Yb~(3+)双包层光纤激光器的实验分析

0引言双包层光纤激光器是全新研发出来的新型高功能、高效率的激光器件,其具有良好的光束质量、工作的效率高以及使用寿命长等诸多特点,目前,双包层光纤激光器已经成为固体激光器中的主要代表器具,该器具的应用范围已经扩散至军事、工业、通信以及医疗等诸多领域当中,因此,对其开展有效且深入的研究具有十分重要的研究意义。1实验装置的原理双包层光纤的激光器最常采用的结构形式就是:线性腔形式和端泵浦形式两种,也就是在双包层光纤的两边端点处加激光的双色镜,然后通过耦合系统泵浦光,从双包层光纤其中的一端进入到光纤内部,从而产生出信号光,信号光先后经过两个腔镜以及双包层光纤共同形成的谐振腔,在其中进行激光的振荡,得到的优质激光会从后腔镜中输出,详细的实验装置如图1所示。图1掺Yb3+双包层光纤的激光器开展实验采用的装置图本次实验过程中所采用的激光器为半导体激光器。主要是因为温控系统在对温度进行控制的过程中,对其波长也进行了影响,导致在工作过程中,最佳激光...  (本文共1页) 阅读全文>>