2～4微米中红外脉冲光纤激光器研究

发布时间：2024-07-02 19:10

　　2～4μm中红外激光在气体探测、生物医学、材料加工、红外对抗等诸多领域都具有极其重要的应用前景,受到各行业的广泛关注。目前,实现该波段激光的技术方案有多种,如:量级级联激光器、固体激光器、光学参量振荡器、光学参量产生及放大器、光纤激光器等等。相比其它几种激光器,光纤激光器具有自身的一些优势,如:优良的光束质量、良好的散热、高的转化效率、易于小型化集成化等等。本文选题围绕近几年国内外的研究热点“中红外光纤激光”,它在2012年被光子领域顶级专刊《Nature Photonics》进行了聚焦报道,被认为是未来中红外光子领域四个重要发展方向之一。近十几年,随着红外光纤拉制工艺和器件制作水平不断提升,2～4μm中红外光纤激光取得了快速发展。相比连续/准连续与超短脉冲,μsⁿs量级的短脉冲兼具了高平均功率和高脉冲能量特点,在高效组织消融/切割、特殊材料加工、红外制导致盲等方面具有潜在的应用,但该波段短脉冲光纤激光的发展还存在诸多问题和空白亟待解决和探索。本文将围绕调Q和增益调制两种技术手段,在不同稀土离子掺杂氟化物光纤激光器中开展了2～4μm短脉冲激光的相关实验与理论研究。...

【文章页数】：151 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 2⁴μm中红外激光的应用
        1.1.1 气体探测
        1.1.2 医学应用
        1.1.3 材料加工
        1.1.4 军事应用
        1.1.5 未来应用
    1.2 2⁴μm中红外光纤激光的产生
        1.2.1 2⁴μm中红外光纤激光器分类
        1.2.2 2⁴μm稀土离子掺杂光纤激光器
            1.2.2.1 光纤基质材料的选取
            1.2.2.2 稀土离子的选取
    1.3 2⁴μm稀土离子掺杂短脉冲氟化物光纤激光器的研究进展
        1.3.1 调Q脉冲激光器
        1.3.2 增益调制脉冲激光器
    1.4 本论文的主要研究内容及章节安排
第二章 基于掺Ho³⁺ZBLAN光纤的2.9μm和2.1μm短脉冲光纤激光器研究
    2.1 自脉冲掺Ho³⁺ZBLAN光纤激光器实验研究
        2.1.1 激光器结构
        2.1.2 实验结果与分析
    2.2 2.9 μm增益调制掺Ho³⁺ZBLAN光纤激光器实验研究
        2.2.1 激光器结构
        2.2.2 实验结果与分析
    2.3 2.9 μm和2.1μm双波长增益调制掺Ho³⁺ZBLAN光纤激光器实验研究..
        2.3.1 激光器结构
        2.3.2 实验结果与分析
    2.4 本章小结
第三章 基于掺Dy³⁺ZBLAN光纤的3μm短脉冲光纤激光器研究
    3.1 被动调Q掺 Dy³⁺ZBLAN光纤激光器实验研究
        3.1.11090 nm连续掺Yb³⁺石英光纤激光器的搭建
            3.1.1.1 激光器结构
            3.1.1.2 实验结果与分析
        3.1.2 基于硫化铅纳米颗粒的被动调Q掺 Dy³⁺ZBLAN光纤激光器搭建.
            3.1.2.1 硫化铅材料介绍
            3.1.2.2 硫化铅纳米颗粒的制备与表征
            3.1.2.3 激光器结构
            3.1.2.4 实验结果与分析
    3.2 增益调制掺Dy³⁺ZBLAN光纤激光器实验研究
        3.2.1 1090 nm主动调Q掺 Yb³⁺石英光纤激光器的搭建
            3.2.1.1 激光器结构
            3.2.1.2 实验结果与分析
        3.2.2 增益调制掺Dy³⁺ZBLAN光纤激光器的搭建
            3.2.2.1 激光器结构
            3.2.2.2 实验结果与分析
    3.3 本章小结
第四章 基于掺Er³⁺ZBLAN光纤的3.5μm短脉冲光纤激光器研究
    4.1 级联泵浦的被动调Q掺 Er³⁺ZBLAN光纤激光器实验研究
        4.1.1 1981 nm连续掺Tm³⁺光纤激光器的搭建
            4.1.1.1 激光器结构
            4.1.1.2 实验结果与分析
        4.1.2 基于Fe²⁺:ZnSe晶体的被动调Q掺 Er³⁺ZBLAN光纤激光器的搭建
            4.1.2.1 Fe²⁺:ZnSe晶体介绍
            4.1.2.2 激光器结构
            4.1.2.3 实验结果与分析
    4.2 级联泵浦的增益调制掺Er³⁺ZBLAN光纤激光器实验研究
        4.2.1 1950 nm被动调Q掺 Tm³⁺光纤激光源的搭建
            4.2.1.1 激光源结构
            4.2.1.2 实验结果与分析
        4.2.2 增益调制掺Er³⁺ZBLAN光纤激光器的搭建
            4.2.2.1 激光器结构
            4.2.2.2 实验结果与分析
    4.3 平行泵浦的掺Er³⁺ZBLAN光纤激光器实验研究
        4.3.1 平行泵浦的掺Er³⁺ZBLAN光纤激光器能级跃迁过程
        4.3.2 激光器结构
        4.3.3 实验结果与分析
    4.4 本章小结
第五章 双波长泵浦的3.9μm掺 Ho³⁺InF₃ 光纤激光理论探索
    5.1 基于双波长泵浦的掺Ho³⁺InF₃ 光纤激光器数值模型建立
    5.2 基于双波长泵浦的掺Ho³⁺InF₃ 光纤激光器数值仿真与优化
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文的主要工作
    6.2 本文的主要创新点
    6.3 本文的不足及后续展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果



本文编号：3999879