基于溶胶-凝胶法制备的大芯径掺铥光纤脉冲激光器研究
发布时间：2021-01-08 09:57
2μm脉冲激光由于在材料加工、远程遥感、自由空间光通讯、中红外超连续产生等方面具有重要的潜在应用而受到国内外广泛的关注。掺铥光纤激光器是产生2μm脉冲激光的理想选择,一方面光纤激光器具有结构紧凑、输出光束质量好、易于散热等特点,另一方面,在高掺杂情况下相邻两个铥离子间存在交叉弛豫,使得理论量子转换效率大于100%。目前报道的掺铥光纤脉冲激光器由于采用小芯径光纤作为增益光纤,输出的能量都比较低。本论文我们通过合作制备了基于溶胶-凝胶法结合高温烧结工艺的大芯径掺铥光纤,系统地研究了该新型光纤的连续激光、调Q激光和锁模激光性能,主要研究内容如下:1.首先我们对溶胶-凝胶法制备的不同长度新型光纤进行了连续激光性能研究。研究结果表明,增益光纤长度为4 m时谐振腔具有最佳的激光性能,最高的斜效率达到18.85%,输出的连续功率达到1.62 W。2.其次我们对4 m长溶胶-凝胶法制备的大芯径掺铥光纤进行了调Q脉冲激光性能研究。分别以半导体可饱和吸收镜（SESAM）与机械剥离的黑磷可饱和吸收体（BP SAM）为被动调Q开关,在1955 nm波长实现了最大平均功率、最短脉冲宽度、最高单脉冲能量分别为10...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Tm3+离子中能级3H6与3H4间受激吸收与激光跃迁过程
图 2.3 是3H6-3H5泵浦方式下 Tm3+离子受激吸收与跃迁过程。Tm3+离子的吸收光谱表明其在 1.2 μm 左右有很强的吸收峰，因此可以采用 1.06 μm Nd：YAG 激光器作为泵浦源。一个 1.06 μm 波长的泵浦光子将能量传递给基态 Tm3+离子，将其激励到3H5态，3H5态的 Tm3+再通过无辐射弛豫形式跃迁至激光上能级3F4态，再从3F4态向激光下能级3H6态跃迁，发射出 2 μm 波段激光。1989 年，D．C．Hanna 等人采用波长为 1.06 μm Nd：YAG 激光器泵浦单模掺铥硅基光纤激光器, 在 2.03 μm 波长注入泵浦功率 450 mW, 获得了斜效率为30%，最大输出功率为 51 mW 连续激光的输出 [47]。
图 2.4 Tm3+离子中3H6与3H4受激吸收与激光跃迁过程Figure 2.4 Absorption scheme and laser transition of Tm3+ion：3H6—3F 可饱和吸收体脉冲调制机理谐振腔中运用调 Q 与锁模技术是产生脉冲激光的常见方法。实现调 Q 与式包括主动调 Q 与被动调 Q、主动锁模与被动锁模，由于硕士期间所做基于可饱和吸收体被动调制大芯径掺铥光纤脉冲激光性能的研究，在绍可饱和吸收体（可饱和吸收体：吸收强度随着激光强度或激光能流的小的光吸收介质）作为被动调 Q 与被动锁模脉冲调制器的工作原理。饱和吸收体的非线性吸收特点首次成功地被应用于同步 Q 开关与锁模的器[49,50]。被动调 Q 与被动锁模激光器中采用可饱和吸收体作为脉冲调制器，实现
【参考文献】：
期刊论文
[1]Er3+-doped fluorogallate glass for mid-infrared applications[J]. 薛天锋,张丽艳,温磊,廖梅松,胡丽丽. Chinese Optics Letters. 2015(08)
[2]Passive Q-switching and Q-switched mode-locking operations of 2 μm Tm:CLNGG laser with MoS2 saturable absorber mirror[J]. L.C.Kong,G.Q.Xie,P.Yuan,L.J.Qian,S.X.Wang,H.H.Yu,H.J.Zhang. Photonics Research. 2015(02)
[3]大功率高效率中红外光纤激光器的研究进展[J]. 崔锦江. 光机电信息. 2008(02)
本文编号：2964391
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Tm3+离子中能级3H6与3H4间受激吸收与激光跃迁过程
图 2.3 是3H6-3H5泵浦方式下 Tm3+离子受激吸收与跃迁过程。Tm3+离子的吸收光谱表明其在 1.2 μm 左右有很强的吸收峰，因此可以采用 1.06 μm Nd：YAG 激光器作为泵浦源。一个 1.06 μm 波长的泵浦光子将能量传递给基态 Tm3+离子，将其激励到3H5态，3H5态的 Tm3+再通过无辐射弛豫形式跃迁至激光上能级3F4态，再从3F4态向激光下能级3H6态跃迁，发射出 2 μm 波段激光。1989 年，D．C．Hanna 等人采用波长为 1.06 μm Nd：YAG 激光器泵浦单模掺铥硅基光纤激光器, 在 2.03 μm 波长注入泵浦功率 450 mW, 获得了斜效率为30%，最大输出功率为 51 mW 连续激光的输出 [47]。
图 2.4 Tm3+离子中3H6与3H4受激吸收与激光跃迁过程Figure 2.4 Absorption scheme and laser transition of Tm3+ion：3H6—3F 可饱和吸收体脉冲调制机理谐振腔中运用调 Q 与锁模技术是产生脉冲激光的常见方法。实现调 Q 与式包括主动调 Q 与被动调 Q、主动锁模与被动锁模，由于硕士期间所做基于可饱和吸收体被动调制大芯径掺铥光纤脉冲激光性能的研究，在绍可饱和吸收体（可饱和吸收体：吸收强度随着激光强度或激光能流的小的光吸收介质）作为被动调 Q 与被动锁模脉冲调制器的工作原理。饱和吸收体的非线性吸收特点首次成功地被应用于同步 Q 开关与锁模的器[49,50]。被动调 Q 与被动锁模激光器中采用可饱和吸收体作为脉冲调制器，实现
【参考文献】：
期刊论文
[1]Er3+-doped fluorogallate glass for mid-infrared applications[J]. 薛天锋,张丽艳,温磊,廖梅松,胡丽丽. Chinese Optics Letters. 2015(08)
[2]Passive Q-switching and Q-switched mode-locking operations of 2 μm Tm:CLNGG laser with MoS2 saturable absorber mirror[J]. L.C.Kong,G.Q.Xie,P.Yuan,L.J.Qian,S.X.Wang,H.H.Yu,H.J.Zhang. Photonics Research. 2015(02)
[3]大功率高效率中红外光纤激光器的研究进展[J]. 崔锦江. 光机电信息. 2008(02)
本文编号：2964391
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