双波段掺铒氟化物光纤激光器研究
发布时间：2021-07-12 18:29
输出在3μm和2μm波段的近红外与中红外光纤激光器,凭借着结构简单、发光效果好、集成性高的特点,成为了激光通讯、环境检测、生物治疗、红外导引、分子鉴定等军事民用范围里的首选应用工具,因此用来实现这两个波段输出的掺稀土ZBLAN光纤激光器技术是迄今为止各行各业争相发展的核心。本文在深入研究Er3+离子能级体系与光谱特性的基础上,结合三能级速率方程原理,导出了铒离子掺杂的ZBLAN光纤级联激光器所满足的微分方程组以及边界条件,利用MATLAB仿真软件对离子微分方程以及功率传导方程进行了具体数值仿真,主要阐述了稳定时级联掺Er3+:ZBLAN光纤激光器所具有的相关特征。基于此,搭建了能实现2.8μm和1.6μm激光同时输出的掺Er3+:ZBLAN光纤激光系统,其中采用输出波长为980nm的国产LD激光器激励长4m、纤芯直径为30μm、数值孔径为0.12、包层直径为300μm的氟化物光纤增益介质。在最大泵浦功率为5W的情况下,获得了中心波长分别为2803nm及1610nm的连续双波长输出,相应的最大输出功率分别为362.4mW和...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
液态水的各波长吸收谱线
图 1.2 掺杂型光纤激光器的一般结构图光纤激光器日益发展成熟，其独特之处在于[11-13]：温度稳定性好。工作物质是掺稀土光纤，比表面积大，因而驱热不用主动添加散热装置就可以正常工作；发光效果好，光光转换率大。光传输模式为波导型，泵浦光入射常细，较大的功率密度都集中在了光纤芯层中，因此转换效率较行性好；体积轻巧，方便集成。光纤激光器能够非常容易的和光栅器件以大程度上解决了空间激光的不稳定性，同时光纤还可以自由弯曲更加灵便；外在光纤器件的兼容性能很高。光纤激光器和现存的各种通讯器以便于实现全光纤系统构造；可以作为光孤子源，实现光孤子通信；掺杂离子可选择范围广，很容易获得不同波长的输出；
图 1.3 多模氟化物光纤背景损耗曲线图硫化物光纤碲、硒等原子混杂其他原子所构成的一类基质材料的统称为硫较低的声子能量，红外最大截止波长约为 20μm[21]，而且折射率硫化物光纤掺杂能力太低，背景损耗又太大，所以对掺稀土硫不普遍。但需要突出的是，As –Se 硫系光纤的拉曼散射效应非用于制成中红外拉曼光纤激光系统，其发射出的拉曼波长要远解决了硫化物光纤激光器目前存在的效率低下问题。止，虽然在 2μm 范围实现的大规模光纤激光系统都运用硅基氧面的特点来看，要想实现 3μm/2μm 波段的同时输出，目前最合合镧系粒子的氟化物玻璃。μm 波段光纤激光器的研究现状新技术产业的快速发展，针对近中红外光源的需求与日俱增，的镧系元素，能够直接激射出 3μm 和 2μm 波长范围内的光束，
【参考文献】：
期刊论文
[1]10W级高效率单模中红外2.8μm光纤激光器[J]. 沈炎龙,黄珂,周松青,栾昆鹏,朱峰,谌鸿伟,于力,易爱平,冯国斌,叶锡生. 中国激光. 2015(05)
[2]光抽运中红外气体激光器[J]. 陈育斌,王红岩,陆启生,司磊. 激光与光电子学进展. 2015(01)
[3]数值优化35 μm中红外ZBLAN光纤拉曼激光器的研究[J]. 王莹,罗正钱,熊凤福,蔡志平,许惠英. 激光与光电子学进展. 2014(06)
[4]LD泵浦瓦级单模高掺铒中红外光纤激光器（英文）[J]. 沈炎龙,黄珂,朱峰,于力,王飞,何中敏,姜畅,冯国斌,易爱平,叶锡生. 光子学报. 2014(03)
[5]一种新型的基于PPLN的多波长中红外激光光源[J]. 常建华,杨镇博,陆洲,董时超. 中国激光. 2013(10)
[6]2.0μm掺铥超短脉冲光纤激光器研究进展及展望[J]. 王璞,刘江. 中国激光. 2013(06)
[7]All-fiberized Tm-doped fiber MOPA with 30-W output power[J]. 吕海斌,周朴,肖虎,王小林,姜宗福. Chinese Optics Letters. 2012(05)
[8]瓦级连续波2.8μm中红外Er:ZBLAN光纤激光器[J]. 黄园芳,彭跃峰,魏星斌,高剑蓉,李德明. 中国激光. 2012(05)
[9]中红外光纤激光器的研究进展[J]. 陈昊,李剑峰,欧中华,杨怡,陈明,罗鸿禹,魏涛,刘永智. 激光与光电子学进展. 2011(11)
[10]光纤激光器的发展与应用[J]. 侯蓝田,韩颖. 燕山大学学报. 2011(02)
博士论文
[1]稀土掺杂光纤激光器研究[D]. 董淑福.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2004
[2]中红外波段锑化物激光器、探测器器件与物理研究[D]. 张雄.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所） 2004
硕士论文
[1]稀土离子掺杂氟化物玻璃的中红外发光特性研究[D]. 晏明.天津理工大学 2017
[2]快速可调谐掺镱光纤激光器的研究[D]. 刘丹琳.湖北工业大学 2017
[3]基于掺Ho3+ZBLAN与掺Tm3+石英光纤的被动调Q光纤激光器研究[D]. 罗鸿禹.电子科技大学 2014
本文编号：3280430
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
液态水的各波长吸收谱线
图 1.2 掺杂型光纤激光器的一般结构图光纤激光器日益发展成熟，其独特之处在于[11-13]：温度稳定性好。工作物质是掺稀土光纤，比表面积大，因而驱热不用主动添加散热装置就可以正常工作；发光效果好，光光转换率大。光传输模式为波导型，泵浦光入射常细，较大的功率密度都集中在了光纤芯层中，因此转换效率较行性好；体积轻巧，方便集成。光纤激光器能够非常容易的和光栅器件以大程度上解决了空间激光的不稳定性，同时光纤还可以自由弯曲更加灵便；外在光纤器件的兼容性能很高。光纤激光器和现存的各种通讯器以便于实现全光纤系统构造；可以作为光孤子源，实现光孤子通信；掺杂离子可选择范围广，很容易获得不同波长的输出；
图 1.3 多模氟化物光纤背景损耗曲线图硫化物光纤碲、硒等原子混杂其他原子所构成的一类基质材料的统称为硫较低的声子能量，红外最大截止波长约为 20μm[21]，而且折射率硫化物光纤掺杂能力太低，背景损耗又太大，所以对掺稀土硫不普遍。但需要突出的是，As –Se 硫系光纤的拉曼散射效应非用于制成中红外拉曼光纤激光系统，其发射出的拉曼波长要远解决了硫化物光纤激光器目前存在的效率低下问题。止，虽然在 2μm 范围实现的大规模光纤激光系统都运用硅基氧面的特点来看，要想实现 3μm/2μm 波段的同时输出，目前最合合镧系粒子的氟化物玻璃。μm 波段光纤激光器的研究现状新技术产业的快速发展，针对近中红外光源的需求与日俱增，的镧系元素，能够直接激射出 3μm 和 2μm 波长范围内的光束，
【参考文献】：
期刊论文
[1]10W级高效率单模中红外2.8μm光纤激光器[J]. 沈炎龙,黄珂,周松青,栾昆鹏,朱峰,谌鸿伟,于力,易爱平,冯国斌,叶锡生. 中国激光. 2015(05)
[2]光抽运中红外气体激光器[J]. 陈育斌,王红岩,陆启生,司磊. 激光与光电子学进展. 2015(01)
[3]数值优化35 μm中红外ZBLAN光纤拉曼激光器的研究[J]. 王莹,罗正钱,熊凤福,蔡志平,许惠英. 激光与光电子学进展. 2014(06)
[4]LD泵浦瓦级单模高掺铒中红外光纤激光器（英文）[J]. 沈炎龙,黄珂,朱峰,于力,王飞,何中敏,姜畅,冯国斌,易爱平,叶锡生. 光子学报. 2014(03)
[5]一种新型的基于PPLN的多波长中红外激光光源[J]. 常建华,杨镇博,陆洲,董时超. 中国激光. 2013(10)
[6]2.0μm掺铥超短脉冲光纤激光器研究进展及展望[J]. 王璞,刘江. 中国激光. 2013(06)
[7]All-fiberized Tm-doped fiber MOPA with 30-W output power[J]. 吕海斌,周朴,肖虎,王小林,姜宗福. Chinese Optics Letters. 2012(05)
[8]瓦级连续波2.8μm中红外Er:ZBLAN光纤激光器[J]. 黄园芳,彭跃峰,魏星斌,高剑蓉,李德明. 中国激光. 2012(05)
[9]中红外光纤激光器的研究进展[J]. 陈昊,李剑峰,欧中华,杨怡,陈明,罗鸿禹,魏涛,刘永智. 激光与光电子学进展. 2011(11)
[10]光纤激光器的发展与应用[J]. 侯蓝田,韩颖. 燕山大学学报. 2011(02)
博士论文
[1]稀土掺杂光纤激光器研究[D]. 董淑福.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2004
[2]中红外波段锑化物激光器、探测器器件与物理研究[D]. 张雄.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所） 2004
硕士论文
[1]稀土离子掺杂氟化物玻璃的中红外发光特性研究[D]. 晏明.天津理工大学 2017
[2]快速可调谐掺镱光纤激光器的研究[D]. 刘丹琳.湖北工业大学 2017
[3]基于掺Ho3+ZBLAN与掺Tm3+石英光纤的被动调Q光纤激光器研究[D]. 罗鸿禹.电子科技大学 2014
本文编号：3280430
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