2μm波段非线性增益光纤激光器的研究

发布时间：2021-05-31 20:04

　　激光因为其方向性好、亮度高、单色性强等诸多优点,一直被广泛应用于军事、医学、商业等诸多领域。1550 nm激光作为通讯波段,已得到了大量的研究,成熟地运用在各行各业,而2μm波段激光作为对人眼安全的中红外波段激光研究却甚少。2μm波段激光有很强的大气穿透性,可以运用在激光雷达、激光测距和空间光通讯等领域;激光在2lμm波段附近有很强烈的水吸收峰,可以使伤口快速愈合,因此大量地应用在医疗手术中;其次,2μm波段激光可以作为3-5μm等其他中红外波段激光的泵浦光源。获得2μm波段激光的方法有很多种,其中一种是用半导体激光器作为光源泵浦掺杂光纤实现2μm激光的输出,通常掺杂离子有铥（Tm3+）、钬（Ho3+）等;另一种就是基于非线性效应例如四波混频获得中红外波段激光。本文设计研究了几种2μm波段的光纤激光器,利用光纤激光器结构紧凑、性能稳定、价格低廉、操作简单等优点,并结合增益光纤中的非线性效应,实现了宽波段、可调谐的稳定激光输出。首先介绍了光纤激光器的概念、分类、原理和发展历史。简述了光纤中各类非线性效应,重点阐述了 2 μm波段光纤激光器的主要设计方案和研究进展。并概述了各章节的工作安排... 

【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１光学谐振腔的线性腔和环形腔结构图??图１．１?（ａ）所示的为线性腔结构，利用两面反射镜构成谐振腔，激光由输入反射镜输入??后，在增益介质处受激放大，经输出反射镜反射形成谐振

纤器件通过单模或多模光纤连接，操作简单方便，实验环境要求也较低，且耦合效率也高，??实验实现更容易。环形腔光纤激光器输出的激光相比Ｆ－Ｐ腔结构更为稳定，激光的损耗小，??反应效率更高，输出的功率也随之增加，更重要的是，环形腔的器件调节更为便捷。如图２．６??所示，泵浦激光通过波分复用（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?ｄｉｖｉｓｉｏｎ?ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，ＷＤＭ）稱合器稱合进谐振??腔内，并入射到掺杂光纤中，实现掺杂离子从低能级激发到高能级，掺杂光纤随后与光学隔??离器（ｉｓｏｌａｔｏｒ，?ＩＳＯ）连接，隔离器的作用主要是保证谐振腔内的激光单向传输。隔离器的另??一端与滤波器连接，除了滤除噪声的功能外，也实现了对输出激光选频的功能。滤波器与光??学辛禹合器（ｏｐｔｉｃａｌ?ｃｏｕｐｌｅｒ，?０Ｃ）相连，親合器的另一端与波分复用耦合器连接，形成环形腔。??当高能级掺杂离子达到一定数量，实现粒子数反转，并跃迁到低能级发出２ｎｍ激光，２｜ｉｍ激??光在腔内不断循环被放大

只有单一纵模的激光能通过滤波器。一般Ｆ－Ｐ腔结构的光纤激光器会使用减小腔长的方法，??而环形腔激光器则使用添加窄带滤波器的方法保证单纵模输出。本章采用的是利用饱和吸收??体的方法实现窄带滤波。如图２．７所示，饱和吸收体由环形器（ＣＩＲ）、未泵浦的保偏掺铥光??纤（ＰＭ－ＴＤＦ）和反射镜（Ｍ）组成。??反射镜??０??Ｓｉ蠢??〇（?？??ｂ?ｄ?｜??环形器??图２．７饱和吸收体结构图??２ｐｍ波段激光从环形器的ａ?口输入，从ｂ输出进入未泵浦的保偏掺铥光纤，经反射镜反??１３??

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Sagnac环形滤波器的多波长掺铥光纤激光器[J]. 何巍,王大博,董明利,祝连庆.  纳米技术与精密工程. 2016(03)
[2]2μm波段多波长可调谐光纤激光器研究[J]. 钟敬武,马万卓,张鹏,贾青松,王天枢.  激光与红外. 2015(03)
[3]高能量全光纤2μm掺铥脉冲光纤激光器[J]. 殷科,杨未强,张斌,吕信明,侯静.  强激光与粒子束. 2013(07)
[4]双泵浦光纤参量放大器中泵浦与光纤长度选取的研究[J]. 张瑞宝,刘红军,刘卫华,李永放.  陕西师范大学学报(自然科学版). 2006(01)
[5]2μm铥（Tm）激光器在生物医学中的应用[J]. 杨昆,任秋实,魏石刚,李万荣.  激光与光电子学进展. 2005(09)
[6]光纤光参量放大器及其应用[J]. 吕洪君,胡睿,李子尧.  光电子技术与信息. 2004(04)



本文编号：3208889