Yb/Ce共掺铝硅二元体系光纤抗光子暗化性能研究
发布时间：2022-10-09 12:51
光纤激光器作为新一代的激光装置,因其具有体积小重量轻、结构简单紧凑且泵浦效率高、光束质量好、可靠性高、免维护等独特的优势,广泛应用于国防军事、工业加工、生物医疗、光电通信等诸多领域。近年,高功率光纤激光器的应用需求日益强烈。然而光子暗化效应,作为阻碍激光输出功率提升和稳定性发展水平的主要瓶颈之一,其作用机理尚未完全解明。国内外现有的研究并不足以解决高功率大模场有源光纤材料在长时间的激光输出下所引发的功率衰减、光-光转换效率下降等问题。本文着眼于Yb/Ce共掺的铝硅二元体系光纤材料的关键技术,开展了在千瓦级高功率光纤激光背景下光纤抗光暗化性能的机理研究和相关性能的综合表征:一、介绍了目前报道的关于光纤在光子辐照作用下产生光子暗化的机理模型和抑制光子暗化效应的措施。二、基于改变光纤材料组分以抑制光子暗化现象的方法,综合比较了 Yb-AlSi、Yb-PSi、Yb-AlPSi以及Yb/Ce-A]Si光纤的优劣势。其中,对自研的20/400-Yb-AlSi二元体系光纤和20/400-Yb-AlPSi三元体系光纤进行了激光输出稳定性测试,结果显示Yb-AlPSi光纤抗光子暗化性能明显优于Yb-Al...
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 光纤激光器研究背景
1.1.1 光纤激光发展历史
1.1.2 光纤激光器的优点及应用
1.2 光子暗化效应的机理及研究现状
1.2.1 光子暗化效应
1.2.2 国内外发展现状
1.3 本论文主要工作
第二章 Yb掺杂有源光纤材料光子暗化抑制措施
2.1 基体材料抗光子暗化
2.1.1 Yb-AlSi二元体系光纤
2.1.2 Yb-PSi二元体系光纤
2.1.3 Yb-AlPSi三元体系光纤
2.2 稀土离子电子迁移抗光子暗化
2.2.1 Yb/Ce-AlSi二元体系光纤
2.3 本章小结
第三章 Yb/Ce-AlSi二元体系光纤的设计与制备
3.1 光纤结构及折射率设计
3.1.1 双包层光纤和包层泵浦技术
3.1.2 Yb/Ce-AlSi大模场光纤设计
3.2 预制棒制备
3.3 光纤的拉制
3.4 本章小结
第四章 Yb/Ce-AlSi二元体系光纤性能的综合表征
4.1 静态参数测试
4.1.1 光纤几何尺寸及折射率分布
4.1.2 吸收光谱及X射线衍射谱图
4.1.3 元素分布及含量测试
4.2 动态激光性能测试
4.2.1 激光输出
4.2.2 激光光谱
4.2.3 光束质量
4.2.4 抗光子暗化性能
4.3 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 工作总结及论文主要创新点
5.2 进一步工作的展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]Development and prospect of high-power Yb3+ doped fibers[J]. Yibo Wang,Gui Chen,Jinyan Li. High Power Laser Science and Engineering. 2018(03)
[2]掺镱光纤光子暗化特性研究[J]. 罗瑞芳,于陶然. 天津科技. 2017(12)
[3]掺镱光纤激光器光子暗化现象的研究进展[J]. 刘超平,廖雷,李进延. 激光与光电子学进展. 2016(07)
[4]掺Yb3+光纤中光暗化的研究概述[J]. 杨斌华,朱源,肖春. 光纤与电缆及其应用技术. 2015(04)
[5]γ射线辐照对掺Yb光纤材料性能的影响[J]. 黄宏琪,赵楠,陈瑰,廖雷,刘自军,彭景刚,戴能利. 物理学报. 2014(20)
[6]掺稀土光纤的光子暗化研究进展[J]. 尤洁,于海龙,王小林,周朴,许晓军. 激光与光电子学进展. 2014(01)
[7]Research on stimulated Brillouin scattering suppression based on multi-frequency phase modulation[J]. 刘英繁,吕志伟,董永康,李强. Chinese Optics Letters. 2009(01)
博士论文
[1]石英玻璃及石英光纤的抗辐射性能研究[D]. 邓涛.武汉理工大学 2010
硕士论文
[1]铝磷硅三元体系有源光纤的制备及激光性质研究[D]. 彭昆.中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所) 2016
[2]Yb掺杂的大模场石英有源光纤的制备与研究[D]. 师腾飞.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2014
本文编号：3688670
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 光纤激光器研究背景
1.1.1 光纤激光发展历史
1.1.2 光纤激光器的优点及应用
1.2 光子暗化效应的机理及研究现状
1.2.1 光子暗化效应
1.2.2 国内外发展现状
1.3 本论文主要工作
第二章 Yb掺杂有源光纤材料光子暗化抑制措施
2.1 基体材料抗光子暗化
2.1.1 Yb-AlSi二元体系光纤
2.1.2 Yb-PSi二元体系光纤
2.1.3 Yb-AlPSi三元体系光纤
2.2 稀土离子电子迁移抗光子暗化
2.2.1 Yb/Ce-AlSi二元体系光纤
2.3 本章小结
第三章 Yb/Ce-AlSi二元体系光纤的设计与制备
3.1 光纤结构及折射率设计
3.1.1 双包层光纤和包层泵浦技术
3.1.2 Yb/Ce-AlSi大模场光纤设计
3.2 预制棒制备
3.3 光纤的拉制
3.4 本章小结
第四章 Yb/Ce-AlSi二元体系光纤性能的综合表征
4.1 静态参数测试
4.1.1 光纤几何尺寸及折射率分布
4.1.2 吸收光谱及X射线衍射谱图
4.1.3 元素分布及含量测试
4.2 动态激光性能测试
4.2.1 激光输出
4.2.2 激光光谱
4.2.3 光束质量
4.2.4 抗光子暗化性能
4.3 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 工作总结及论文主要创新点
5.2 进一步工作的展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]Development and prospect of high-power Yb3+ doped fibers[J]. Yibo Wang,Gui Chen,Jinyan Li. High Power Laser Science and Engineering. 2018(03)
[2]掺镱光纤光子暗化特性研究[J]. 罗瑞芳,于陶然. 天津科技. 2017(12)
[3]掺镱光纤激光器光子暗化现象的研究进展[J]. 刘超平,廖雷,李进延. 激光与光电子学进展. 2016(07)
[4]掺Yb3+光纤中光暗化的研究概述[J]. 杨斌华,朱源,肖春. 光纤与电缆及其应用技术. 2015(04)
[5]γ射线辐照对掺Yb光纤材料性能的影响[J]. 黄宏琪,赵楠,陈瑰,廖雷,刘自军,彭景刚,戴能利. 物理学报. 2014(20)
[6]掺稀土光纤的光子暗化研究进展[J]. 尤洁,于海龙,王小林,周朴,许晓军. 激光与光电子学进展. 2014(01)
[7]Research on stimulated Brillouin scattering suppression based on multi-frequency phase modulation[J]. 刘英繁,吕志伟,董永康,李强. Chinese Optics Letters. 2009(01)
博士论文
[1]石英玻璃及石英光纤的抗辐射性能研究[D]. 邓涛.武汉理工大学 2010
硕士论文
[1]铝磷硅三元体系有源光纤的制备及激光性质研究[D]. 彭昆.中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所) 2016
[2]Yb掺杂的大模场石英有源光纤的制备与研究[D]. 师腾飞.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2014
本文编号：3688670
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