Tm掺杂锁模光纤激光器输出特性的实验研究

发布时间：2020-07-13 04:25

【摘要】：光纤激光器是指以掺杂一定浓度稀土离子的光纤为激光工作介质的一类激光器,其工作原理与传统的固体激光器基本相同,都是通过粒子的能级跃迁来产生激光。但是,与固体激光器相比,其有稳定性更好、免维护性更强、整体结构更紧凑、热效应更小、阈值功率更低、转换效率更高等优点,近些年来发展势头十分迅猛。波长为2μm的激光处于人眼安全波段,同时其在大气中传输时具有较低的损耗,是一个良好的大气窗口,因此在激光雷达、遥感、医学及工业加工等领域有着广泛的应用前景。2μm波段的铥掺杂光纤激光器具有极其丰富的科研价值,当今世界上许多著名的激光实验室都在这个方向上展开过研究。锁模光纤激光器能够输出较高的峰值功率和不同形态的脉冲序列,因此与输出连续波的光纤激光器相比,锁模光纤激光器能够应用的领域更加广泛。在铥掺杂锁模光纤激光器中,其使用的掺铥光纤和被动光纤的种类,泵浦光功率的大小,锁模机制,激光器的整体结构等都会对锁模掺铥光纤激光器的输出特性产生一定的影响,进而影响到2μm掺铥光纤激光器的发展和应用,因此有必要研究不同因素对锁模掺铥光纤激光器输出特性的影响。本论文为实验类研究,主要包括脉冲分裂部分和脉冲展宽部分。脉冲分裂部分通过调节掺铥光纤激光器的泵浦功率和腔内激光的偏振态来实现不同脉冲簇和谐波脉冲的输出,并总结了泵浦功率和偏振态对脉冲分裂的影响;脉冲展宽部分是通过改变泵浦功率的大小和偏振控制器的工作状态,使工作在基频状态下的锁模掺铥光纤激光器输出脉宽为几纳秒到几十纳秒的脉冲,并总结了泵浦光功率的大小和偏振态的改变对输出脉冲宽度的影响。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN248
【图文】：

序列,泵浦源

波器对输出脉冲序列进行实时监测方便激光器的调节，另一个连接其它测试仪器，两同步的输出信号可以保证采集实验数据时输出脉冲序列不会发生变化。2.2 实验器材锁模光纤激光器的基本结构与固体激光器相同，都是由泵浦源、谐振腔、增益介质部分构成。本小节将具体给出本课题实验所使用的激光器结构和泵浦源、增益介质、试仪器和其它实验器材。（1）泵浦源如图 3.2 所示是泵浦源 Pump1，是北京凯普林光电科技公司（BWT）的半导体激光（K793DA3RN-12.00W）搭配 DS/DB 系列驱动电源，工作模式为连续输出，输出波为 793 nm，最大输出功率为 12 W，由于驱动电源的限制，需要通过调节驱动电源电的大小来控制输出功率，不能直接调整输出功率，因此使用前必须用光功率计对其进标定。

序列,泵浦源,驱动电流,泵浦功率

掺铥光纤,外包层,机械参数,内包

图 3.5 掺铥光纤如下：纤芯直径为 10μm，内包层直径为 130μm，外包层直指数聚合物。实验中使用的掺铥双包层光纤的总长度为 8m件和工具和增益介质，光纤激光器中还使用了其它器件：793/20002000nm 光纤隔离器 1 个；2000nm 光纤偏振控制器 2 个；为 10：90，C2的耦合比为 50：50；1950nm 波段传输光纤上器件，搭建光纤激光器时使用的器材：米勒钳，光纤切（酒精），无纺布，热缩管等。器用的测量仪器如下：示波器为Tektronix公司的MDO3102混z，采样率为 5GS/s，记录长度为 10M 点。光功率计为北京计，最大量程为 2W，测量精度为 1mW。波长计是美国 B频谱仪，可用来测量连续光或重频大于 50kHz 的准连续光

【参考文献】