2μm波段单纵模可调谐光纤激光器的研究
发布时间：2021-04-13 15:54
2 μm波段的光纤激光器具有泵浦光耦合效率高,人眼安全,噪声小,光束质量好等优点,广泛运用在光纤通信、激光气体检测、光纤传感等领域。在气体检测等实际应用中,需要使用窄线宽、可调谐的激光器,以提高精度、增加测量范围。本文设计了高功率的2μm波段可调谐、单纵模光纤激光器,最终实现宽调谐范围、单纵模运转状态稳定、信噪比良好的输出结果。本论文首先介绍了光纤激光器的应用、基于激光技术不同的激光器分类,然后介绍了2 μm波段可调谐光纤激光器的研究意义、单纵模光纤激光器的研究现状。从铥离子的能级出发,分析了 2 μ m波段增益光纤、泵浦源的选择,分析了泵浦方式与谐振腔结构的选择依据等,并介绍了包层泵浦技术。本文的实验部分主要包括以下几个方面:1.制作了掺铥光纤放大器（TDFA）。单纵模激光的输出功率本身有限,并且在不同波长处,增益光纤所能提供的光学增益和整个谐振腔的传输损耗也不尽相同,这又导致了同一谐振腔中不同波长的激光输出功率不一致。因此,需要掺铥光纤放大器对激光的输出功率进行进一步放大,使得最终输出适合实际使用。当泵浦光功率达到900mW时,实现了放大后功率大于400mW,光谱质量良好的放大输出...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．?１光纤流速传感器［１７］??
绪论??并通过拍频的频移量及强度测定超声信号的频率和强度［２°］。??（７＝１?＾?ＷＤＭ?广一－Ｎ??ＬＭｋＪＦＧ?ｊ￣ＬＤ?ｊ??ＩＳＯ?Ｉ??ｒｆ－?ｆ：ｒｊ．?ｆ：?ｒｆｐ．Ｔ－?ｙ??＿?－?＿?＿?＇?￣?￣?－■?－?Ｘ?￣?－?Ｔ?＾?￣?Ｔ?？?￣??：：：－：：＞：＞ｙ?：＊：＞：：：：；?：：；：?Ｉ＇－＾Ｈｏｓａ，??＊?，：’：：：：：，ｎｒｖＨ－＂？、??Ｊ??ＰＤＹ??Ｉ＾ｅｓａ）??ＤＢＲ?ｆｉｂ？ｒ?ｌａｓｅｒ??图１．２水下超声探测光纤传感器Ｍ??１．?２．?２激光医疗??水分对于２微米波段的激光具有较强的吸收作用，吸收激光后会产生热效应，??在吸收范围内破坏生物组织，且激光穿透深度有限，创口小，并且光纤激光的输??出光束质量很好，可将光束聚焦成半径很小的光斑，具有替代手术刀的作用，得??以用于精准切割、医学美容等方面［２２］。??从９０年代初开始，激光医疗得到了长足的发展。最初，高功率半导体激光??器如９８０ｎｍ和８１０ｍｎ半导体激光器首先被应用于激光医疗，之后，５３２ｎｍ半导体??激光器被应用于眼科手术等。２１世纪后，随着光纤激光器的发展，其优良的性??能使其逐渐取代了半导体激光器在激光医疗领域得应用地位。２００５年初，美国??Ｔｈｅ?Ｊｏｈｎｓ?Ｈｏｐｋｉｎｓ?Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ?的?Ｎａｔｈａｎｉａｌ?Ｆｒｉａｄ?利用?１．?９?微米的掺钱光纤??激光器成功治疗前列腺肥大［２３］。美国Ｓｐｉｒｅ公司的工程师验证了?２微米波段的激??光器在显微外科手术领域的应用前景，同时在眼科手术等具有叫广阔的前景［２４］。??１．２．?３激光气体检测??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]基于保偏掺铥光纤饱和吸收体的2μm波段超窄线宽光纤激光器[J]. 白燕,延凤平,冯亭,韩文国,张鲁娜,程丹,白卓娅,温晓东. 中国激光. 2019(01)
[2]单纵模671nm红光激光器[J]. 袁义哲,安力群,郝延明,王刚志,李燕丽. 量子光学学报. 2011(02)
[3]高功率掺铥光纤激光的研究进展[J]. 韩凯,马阎星,王小林,周朴,许晓军,刘泽金. 激光与光电子学进展. 2010(10)
[4]单纵模、波长可开关的线性腔光纤激光器[J]. 俞力,宋跃江,张旭苹. 中国激光. 2008(10)
[5]信号处理改善波长调制光谱灵敏度的实验研究[J]. 邵杰,高晓明,袁怿谦,杨颙,曹振松,裴世鑫,张为俊. 物理学报. 2005(10)
[6]可调谐二极管激光吸收光谱法监测环境空气中甲烷的浓度变化[J]. 阚瑞峰,刘文清,张玉钧,刘建国,董凤忠,王敏,高山虎,陈军,王晓梅. 中国激光. 2005(09)
[7]可调谐二极管激光吸收光谱二次谐波检测方法的研究[J]. 王敏,张玉钧,刘文清,刘建国,王铁栋,涂兴华,高山虎,阚瑞锋. 光学技术. 2005(02)
[8]包层泵浦技术原理及其应用[J]. 胡恺,蒋群. 光通信研究. 2004(05)
[9]激光窗口热透镜效应对光束质量的影响[J]. 安建祝,李有宽,杜祥琬. 强激光与粒子束. 2004(04)
[10]光纤流速传感器[J]. 李亦军,王圣佑,毛怀玉. 传感器技术. 1997(06)
博士论文
[1]2μm波段激光线宽表征方法及单纵模掺铥光纤激光器研制与应用[D]. 白燕.北京交通大学 2019
硕士论文
[1]掺铥石英光纤及2微米全光纤连续激光器研究[D]. 步凡.华中科技大学 2017
[2]DFB光纤激光传感器的研究[D]. 李兴亮.哈尔滨工程大学 2011
本文编号：3135589
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．?１光纤流速传感器［１７］??
绪论??并通过拍频的频移量及强度测定超声信号的频率和强度［２°］。??（７＝１?＾?ＷＤＭ?广一－Ｎ??ＬＭｋＪＦＧ?ｊ￣ＬＤ?ｊ??ＩＳＯ?Ｉ??ｒｆ－?ｆ：ｒｊ．?ｆ：?ｒｆｐ．Ｔ－?ｙ??＿?－?＿?＿?＇?￣?￣?－■?－?Ｘ?￣?－?Ｔ?＾?￣?Ｔ?？?￣??：：：－：：＞：＞ｙ?：＊：＞：：：：；?：：；：?Ｉ＇－＾Ｈｏｓａ，??＊?，：’：：：：：，ｎｒｖＨ－＂？、??Ｊ??ＰＤＹ??Ｉ＾ｅｓａ）??ＤＢＲ?ｆｉｂ？ｒ?ｌａｓｅｒ??图１．２水下超声探测光纤传感器Ｍ??１．?２．?２激光医疗??水分对于２微米波段的激光具有较强的吸收作用，吸收激光后会产生热效应，??在吸收范围内破坏生物组织，且激光穿透深度有限，创口小，并且光纤激光的输??出光束质量很好，可将光束聚焦成半径很小的光斑，具有替代手术刀的作用，得??以用于精准切割、医学美容等方面［２２］。??从９０年代初开始，激光医疗得到了长足的发展。最初，高功率半导体激光??器如９８０ｎｍ和８１０ｍｎ半导体激光器首先被应用于激光医疗，之后，５３２ｎｍ半导体??激光器被应用于眼科手术等。２１世纪后，随着光纤激光器的发展，其优良的性??能使其逐渐取代了半导体激光器在激光医疗领域得应用地位。２００５年初，美国??Ｔｈｅ?Ｊｏｈｎｓ?Ｈｏｐｋｉｎｓ?Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ?的?Ｎａｔｈａｎｉａｌ?Ｆｒｉａｄ?利用?１．?９?微米的掺钱光纤??激光器成功治疗前列腺肥大［２３］。美国Ｓｐｉｒｅ公司的工程师验证了?２微米波段的激??光器在显微外科手术领域的应用前景，同时在眼科手术等具有叫广阔的前景［２４］。??１．２．?３激光气体检测??
：??ＮＨ３Ｉ??；??Ｓ０２??互?１Ｅ－２０?－??００２??３?：?Ｎ２〇ｌ??趣ＩＩＩ??１９３０?１９４０?１９５０?１９６０?１９７０?１９８０?１９９０?２０００?２０１０?２０２０?２０３０??ｗａｎｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??ＮＨ３：?ＩＸ?１〇?￣２２?ｃｍ／ｍｏｌｅｃｕｌｅ?Ｓ０２：?３?＾?１０?＂２２?ｃｍ／ｍｏｆｅｃｕｌｅ??Ｃ０２：１Ｘ?ｌ〇?－２３?ｃｍ／ｍｏｌｅｃｕｌｅ?Ｎ２０：?５?Ｘ?１０?＂２３?ｃｍ／ｍｏ！ｅｃｕｌｅ??图１．３?２微米波段有害气体吸收峰??目前，商用的激光气体分析仪主要有西门子公司的ＬＤＳ６，其测定范围为１０００??米，工作温度为５°Ｃ?—?４５°Ｃ，且相对湿度小于８５％；?ＡＢＢ公司的Ａ０２０００－ＬＳ２５，??其测量范围为０．?５米－６米，但测量温度高达１５００°Ｃ；?ＮＥ０公司的ＬａｓｅｒＧａｓ等。??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于保偏掺铥光纤饱和吸收体的2μm波段超窄线宽光纤激光器[J]. 白燕,延凤平,冯亭,韩文国,张鲁娜,程丹,白卓娅,温晓东. 中国激光. 2019(01)
[2]单纵模671nm红光激光器[J]. 袁义哲,安力群,郝延明,王刚志,李燕丽. 量子光学学报. 2011(02)
[3]高功率掺铥光纤激光的研究进展[J]. 韩凯,马阎星,王小林,周朴,许晓军,刘泽金. 激光与光电子学进展. 2010(10)
[4]单纵模、波长可开关的线性腔光纤激光器[J]. 俞力,宋跃江,张旭苹. 中国激光. 2008(10)
[5]信号处理改善波长调制光谱灵敏度的实验研究[J]. 邵杰,高晓明,袁怿谦,杨颙,曹振松,裴世鑫,张为俊. 物理学报. 2005(10)
[6]可调谐二极管激光吸收光谱法监测环境空气中甲烷的浓度变化[J]. 阚瑞峰,刘文清,张玉钧,刘建国,董凤忠,王敏,高山虎,陈军,王晓梅. 中国激光. 2005(09)
[7]可调谐二极管激光吸收光谱二次谐波检测方法的研究[J]. 王敏,张玉钧,刘文清,刘建国,王铁栋,涂兴华,高山虎,阚瑞锋. 光学技术. 2005(02)
[8]包层泵浦技术原理及其应用[J]. 胡恺,蒋群. 光通信研究. 2004(05)
[9]激光窗口热透镜效应对光束质量的影响[J]. 安建祝,李有宽,杜祥琬. 强激光与粒子束. 2004(04)
[10]光纤流速传感器[J]. 李亦军,王圣佑,毛怀玉. 传感器技术. 1997(06)
博士论文
[1]2μm波段激光线宽表征方法及单纵模掺铥光纤激光器研制与应用[D]. 白燕.北京交通大学 2019
硕士论文
[1]掺铥石英光纤及2微米全光纤连续激光器研究[D]. 步凡.华中科技大学 2017
[2]DFB光纤激光传感器的研究[D]. 李兴亮.哈尔滨工程大学 2011
本文编号：3135589
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