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脉冲泵浦掺镱双包层光纤激光器的理论和实验研究

掺镱双包层光纤激光器具有结构紧凑,输出波长范围宽,散热优良,易于实现高功率,高效率等特点。近些年来,技术不断成熟,在通信、工业、医疗等领域都有着广泛的应用。本论文对脉冲泵浦掺镱光纤激光系统进行了理论和实验的研究。主要内容如下:1,介绍了掺镱双包层光纤激光器的基本原理,应用情况和国内外的发展现状。2,对掺镱双包层光纤激光器的基础理论进行了理论概述,从速率方程出发,推导并分析了线性腔连续泵浦掺镱光纤激光器的输出特性。3,对脉冲泵浦掺镱光纤主控振荡功率放大器(MOPA)系统放大级的输出特性进行了理论数值模拟,优化了泵浦脉冲宽度及种子信号脉冲进入放大器的时间。其结果与连续泵浦掺镱光纤放大级进行对比。4,对脉冲泵浦下的掺镱光纤系统进行了实验研究: (1)由单模光纤的SBS效应实现被动调Q脉冲信号输出。由2.51W的915nm激光二极管泵浦,得到被动调Q输出脉冲序列,重复率为4.6kHz,平均功率为315mW,脉冲宽度约为500ns;单脉冲  (本文共71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>>

郑州大学
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掺镱双包层光纤激光器的研究

同固体激光器相比,双包层光纤激光器因具有高效率、高光束质量、良好的光谱特性、结构紧凑和散热特性好等优点,而成为国内外研究的热点。并己在光通信、工业加工、军事和医疗等领域获得重要应用。近年来,双包层光纤的出现,将光纤激光器的输出功率从毫瓦量级提高到了百瓦乃至千瓦量级,扩展了光纤激光器的应用范围。由于镱离子发射谱主要位于1μm波段,因而掺Yb~(3+)双包层光纤成为目前1μm高功率光纤激光器的最有实用价值的增益介质。本文对掺Yb~(3+)双包层光纤激光器进行了深入的理论和实验研究。主要内容和创新之处概括如下:本论文详细研究了纤芯参数和内包层参数对光纤激光器输出功率的影响。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包层泵浦光纤激光器性能的影响。对双包层光纤纤结构的优化设计,提高泵浦效率与激光输出功率等具有重要的意义。从速率方程和功率方程出发,建立了包层泵浦掺Yb~(3+)双包层光纤激光器的理论模型,获得了...  (本文共130页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
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掺镱双包层光纤主振荡功率放大激光系统的研究

光纤主振荡功率放大(MOPA)系统能够显著提升光纤激光的输出特性,具有较高的学术研究价值,并且在工业、空间测距和军事等领域有着巨大的应用潜力。本论文对掺镱双包层光纤MOPA系统进行了理论和实验研究,主要内容如下:1.介绍了光纤MOPA系统的特点,应用前景,以及国内外研究现状。2.阐述了掺镱双包层光纤MOPA系统的基本原理。包括掺镱双包层光纤的特性和关键技术,光纤MOPA系统基本结构以及主动调Q光纤激光器的原理和理论模型。3.对掺镱双包层光纤MOPA系统的信号放大过程进行了数值模拟。分析了连续信号放大时光纤内部的能量变化和放大级最佳光纤长度的选取;详细介绍了使用有限差分法模拟脉冲信号放大的过程,并讨论了放大过程对脉冲波形产生的影响;最后研究了放大的自发辐射(ASE)对放大器性能的影响。4.对脉冲泵浦掺镱双包层光纤MOPA系统进行了实验研究。(1)搭建了主动调Q的掺镱双包层光纤激光器作为光纤MOPA系统的信号源,获得了重复率从100...  (本文共68页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京交通大学
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掺镱双包层光子晶体光纤激光器的理论及实验研究

双包层光子晶体光纤具有许多传统光纤难以企及的优良特性,像无限单模传输和大模场面积,其作为高能光纤激光器的增益介质具有重要的应用潜力和研究意义。本论文分别从理论和实验两个方面介绍了我们实验室对光子晶体光纤激光器的一些研究和探索。介绍了光子晶体光纤的结构、基本导光原理及其特性,并利用有限元法分析了实验用国产掺镱双包层光子晶体光纤的模场分布;理论计算了光子晶体光纤的有效模场面积、纤芯数值孔径、非线性系数,归一化频率和色散特性。简要介绍了光子晶体光纤激光器的基本原理和主要的泵浦方式,并基于连续波双包层光纤激光器的稳态速率方程对掺镱双包层光子晶体光纤激光器的功率传输特性进行研究;然后借助Matlab探讨了不同的泵浦方式对激光器的输出特性的影响,为掺镱双包层光子晶体光纤激光器的优化设计提供参考依据。对掺镱双包层光子晶体光纤激光器进行了实验研究。首先采用NKT公司的掺镱双包层光子晶体光纤作为增益介质,研究了不同的泵浦方式对激光器输出特性的影响...  (本文共66页) 本文目录 | 阅读全文>>

长春理工大学
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高峰值功率掺镱脉冲光纤激光器研究

本文从四能级镱离子的辐射速率方程出发,阐述了掺镱双包层光纤激光器的工作原理及其关键技术,并从理论和实验两个方面对掺镱双包层光纤激光器进行了全面研究。理论上,计算了光纤中镱离子掺杂浓度、光纤长度和半径、泵浦光功率以及腔镜反射率等物理量对激光输出特性的影响,用模拟结果对掺镱双包层光纤激光器进行优化设计,以实现激光器的高峰值功率输出。另外,搭建了声光调Q脉冲光纤激光器,通过一级掺镱光纤放大获得高能量激光脉冲输出,脉冲重复频率可调,并测量了激光输出脉冲宽度随调制器上升时间的变化情况,分析了调制信号占空比对输出脉冲波形的影响。  (本文共44页) 本文目录 | 阅读全文>>