高功率掺镱光纤激光器时域调制特性的研究

发布时间：2017-09-16 05:35

  本文关键词：高功率掺镱光纤激光器时域调制特性的研究

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【摘要】：高功率光纤激光器凭借其高亮度、高功率、可调谐等诸多优点,被广泛应用于光通信、医疗、军事、激光工业加工等重要领域。为了满足金属加工以及3D打印等行业对光纤激光器输出光功率和工作速度的实际需求,本文实验研究了高功率掺镱光纤激光器的时域调制特性,实现了500W连续掺镱光纤激光器最大调制频率10kHz,占空比可调的稳定调制激光输出。首先,本文基于激光电源的恒流理论,采用数字化开关电源和基于场效应管的恒流电路,得到了0-36A可调且长期工作稳定性高的直流输出电流,并通过调节激光电源的驱动电压,解决了时域调制过程中出现的电流过冲和振荡问题,实现了频率和占空比均可调的稳定调制电流输出。其次,根据可调制高功率光纤激光器对泵浦光源的要求,本文采用电流直接调制法对半导体激光器的时域调制特性进行了研究,得到了电光延迟时间短,信号响应度高的可调制泵浦光。最后,本文采取调制泵浦光直接泵浦的方式,对500W连续掺镱光纤激光器进行了时域调制,得到了输出光功率、光电延迟时间和调制频率以及调制脉宽之间的关系,并对时域调制过程中的激光调Q现象进行了研究,得到了激光调Q产生的巨脉冲脉宽和驱动电流的关系。针对巨脉冲输出问题,本文通过增大驱动偏置电流,抑制了输出脉冲,最终实现了连续掺镱光纤激光器最大调制频率10kHz,占空比可调的稳定调制激光输出。
【关键词】：高功率光纤激光器 掺镱光纤激光器 时域调制 电流调制
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN248
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-16
• 1.1 高功率光纤激光器概述7-9
• 1.2 高功率光纤激光器时域调制研究进展9-14
• 1.3 本文的研究目的和意义14-15
• 1.4 本文的主要研究内容15-16
• 2 高功率掺镱光纤激光器原理及结构16-21
• 2.1 双包层光纤的基本结构和工作原理16-17
• 2.2 Yb~(3+)的能级原理17-19
• 2.3 光纤激光器基本结构19-21
• 3 激光电源时域调制研究21-36
• 3.1 激光电源的恒流理论21-27
• 3.1.1 激光电源恒流源22-24
• 3.1.2 半导体激光器的负载特性24-26
• 3.1.3 负载伏安特性对恒流源的影响26-27
• 3.2 激光电源时域调制测试方案27-28
• 3.3 激光电源时域调制实验28-35
• 3.3.1 激光电源系统组成28-29
• 3.3.2 假负载驱动电流时域特性实验29-32
• 3.3.3 半导体激光器驱动电流时域特性实验32-34
• 3.3.4 激光电源时域调制实验结果分析34-35
• 3.4 本章小结35-36
• 4 高功率光纤激光器泵浦源时域调制研究36-42
• 4.1 半导体激光器时域调制特性理论36-37
• 4.2 泵浦源时域调制实验37-41
• 4.3 本章小结41-42
• 5 高功率光纤激光器时域调制研究42-57
• 5.1 500W掺镱光纤激光器系统42-45
• 5.2 高功率光纤激光器连续输出实验45-46
• 5.3 高功率掺镱光纤激光器时域调制实验46-56
• 5.3.1 光纤激光器时域调制光功率研究46-49
• 5.3.2 光纤激光器时域特性研究49-51
• 5.3.3 光纤激光器调Q现象研究51-56
• 5.4 本章小结56-57
• 6 总结和展望57-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-63
• 附录63

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本文编号：861214