高功率光脉冲放大器的瞬态效应及整形技术的研究

发布时间：2020-05-15 05:04

【摘要】：基于稀土掺杂光纤的脉冲光纤激光系统在微加工、探测、医疗、大科学工程等领域受到了广泛应用。在应用中,激光脉冲的时域波形需要严格控制,高功率脉冲放大器系统在增益饱和效应和瞬态效应作用下,放大过程中增益介质反转比随时间而变造成脉冲前沿增益大,后沿增益小,导致脉冲畸变。本文主要研究全光纤化系统中脉冲整形的问题,为无形变的高功率光脉冲系统的研制提供理论依据。提出了一种新型的脉冲整形算法和一种新型的全光脉冲整形系统。主要工作内容如下:(1)对稀土掺杂光纤放大器的基本理论进行研究,利用速率方程和光功率传输方程建立了光纤放大器的瞬态数值模型。(2)将瞬态模型用于光脉冲通过光纤放大器的输出脉冲的形状变化的分析。分析了不同脉冲形状,脉冲重复速率,信号光功率,泵浦光功率对输出脉冲时域形状的影响,从上下能级粒子数变化等角度对放大器脉冲畸变进行了分析。(3)提出了一种脉冲预整形的算法,利用了脉冲离散时间序列中的单向顺序影响特性即后方序列无法对前方序列造成影响的特性,该算法可以通过所需的目标脉冲的时域波形反推得到应当输入到稀土掺杂放大器中的预整形脉冲形状。用Matlab实现了该算法,并对该算法的有效性进行了验证。(4)提出一种新的全光脉冲畸变自动整形方案,成功地利用低反转比情况下的脉冲瞬态特性补偿稀土掺杂放大器瞬态特性带来的脉冲畸变,克服了传统脉冲整形技术复杂成本高的缺点。
【图文】：

由低折射率内包层和更低折射率外包层包围。包层泵浦的光纤激光器和放大器在逡逑纤芯仍可以产生单模的激光输出，而泵浦源的选择范围从单模扩展到了多模。双逡逑包层光纤的示意图如图２－１所示，分为四个部分，纤芯，内包层，外包层和保护层逡逑［３４，３５】。纤芯和内部包层均由玻璃制成，但纤芯掺有活性激光离子，直径在５？逡逑内包层的直径在１００ｐｍ左右。双包层光纤的外包层是未掺杂的，其材质通常为玻逡逑璃或者低折射率聚合物，直径约为２００ｐｍ。逡逑外包层逦保护层逡逑信号光输入逦＼ｌ邋＼逦＼１、＼丨邋＼信号光输出逡逑纤芯逦内包层逡逑图２－１双包层光纤结构逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｄｏｕｂｌｅ－ｃｌａｄ邋ｆｉｂｅｒ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑掺铒／镜的双包层光纤结构是和普通的双包层光纤的结构一样，，只是在纤芯中逡逑掺杂了铒离子和镱离子。纤芯的作用是传输单模的信号，内包层主要用来传输泵逡逑浦光。工作的原理为：由于高折射率纤芯和较低折射率内包层组成的波导结构，逡逑信号光被束缚在纤芯中传输

通大学硕士学位论文逦双包层掺杂光纤放大器的理论分析逡逑自发辐射功率，＼是泵浦光的波长，４是信号光的波长，分别为泵浦光逡逑因子而厂是信号光的重叠因子。逡逑铒镱共掺系统能级结构逡逑镱共掺系统的能级结构较为复杂，分别用为Ｅｒ３＋离子的四能级模型和Ｙｂ３＋逡逑二能级模型表示，它的示意图如图２－３所示，对于Ｅｒ３＋离子的能级模型，通逡逑１，２，３，４分别表示４１１５／２，４１丨３／２，４１１１／２和４１奶四个能级。而对于Ｙｂ３＋离子的能级模逡逑５和６分别代表２Ｆ７／２和２Ｆ５／２两个能级。逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN722

【参考文献】

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本文编号：2664516