yb掺杂脉冲光纤激光器研究

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1、浙江大学硕士学位论文3．2．2基于增益调制技术的掺Yb光纤激光器的实验结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．283．3基于增益调制技术的掺Yb光纤放大器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯323．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯334基于SESAM的被动锁模Yb脉冲光纤激光器的实验研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯354．1SESAM的宏观特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．354．2基于SESAM的锁模激光器的理论分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯374．2．1锁模形成的基本原理⋯

2、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．374．2．2基于SESAM被动锁模的基本原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．384．3基于SESAM被动锁模掺Yb的光纤激光器的实验研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．394．3．1基于SESAM的被动锁模光纤激光器的实验装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯394．3．2基于SESAM的被动锁模光纤激光器的实验结果与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯404．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯445总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～455．

3、1本论文的主要研究成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯455．2本论文的主要创新点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯455．3后续工作展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯46参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯47作者简历及在学期间所取得的科研成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．51VIIIl绪论1绪论1．1引言自1960年世界第一台红宝石激光器问世以来，激光的应用已经遍及科技、军事、工业和社会发展的各个领域。经过几

4、十年的发展，光纤激光器由于其特有的优点具有巨大的研究价值和优势。光纤激光器的主要特点有：(1)输出激光具有很好的光束质量，光纤的波导式结构可以很好地约束泵浦光和信号光，保证输出激光具有很好的模式特征；(2)成本低，硅光纤的制作工艺目前已经非常成熟，可以制作出高掺杂、低损耗的光纤，泵浦源可以采用相对价格比较便宜的短波长半导体激光器，降低了激光器的制作成本；(3)转换效率高且激光阈值低，光纤的芯径很小，在纤芯内易于产生高功率密度，光纤的几何形状具有较低的体积面积比，散热快、损耗低，因此具有较高的转换效率和较低的激光阈值；(4)

5、器件体积小、结构简单，可以采用光纤光栅、耦合器等光纤元件利用光纤耦合的方式构成谐振腔，因此还具有免调节、免维护的优点；(5)激光输出谱线多，单色性好，调谐范围宽，光纤基质具有很宽的荧光谱，光纤可调参数多，选择范围大，可以产生多激光谱线。光纤激光器可以工作于各种恶劣的工作环境，由于具有以上特点近年来成为科学研究领域的热点。在大多数应用领域都需要超过瓦量级的输出功率，目前，高功率光纤激光器多采用掺杂稀土离子的双包层光纤作为增益介质，高功率半导体激光器作为泵浦源，获得高功率的激光输出。由于不同的掺杂光纤的发射波长不同，在双包层光

6、纤中掺杂不同的稀土离子可以获得不同波长激光输出的光纤激光器，目前光纤中掺杂的离子主要有铒(Er)、钕(Nd)、镱(Yb)、铥(Tm)等15种。本论文中，主要利用掺Yb离子的双包层光纤，在1．06I．tm波段获得纳秒量级和皮秒量级的脉冲激光输出。1,2纳秒级脉冲激光器的发展概况随着光纤激光器的发展，高重频、短脉冲的高功率光纤激光器在光纤传感、光纤通信、工业焊接、激光打标、激光制导、军事和医疗等领域起到越来越重要的作用【¨。高浙江大学硕士学位论文功率的脉冲光纤激光器多采用主振．功放(MOPA)技术，输出激光单脉冲能量较高、平均

7、输出功率较大、调谐范围广、光束质量好，但是其输出激光的光谱和重频等由种子激光器决定，因此种子激光是实现高功率激光输出的关键。1．2．1纳秒级脉冲光纤激光器采用的技术手段近年来，脉冲光纤激光器已经取得了很大的发展，纳秒级的脉冲光纤激光器所采用的技术手段主要有主动调Q技术、被动调Q技术、增益调制技术等。主动调Q技术需要在谐振腔内插入损耗元件，如电光开关器件和声光开关器件等，是获得数十至数百纳秒脉冲激光输出的一种主要技术手段。电光调Q是利用晶体的电光效应来实现Q突变，利用电光调Q的光纤激光器的实验原理图如图1．1所示【2J，可以

8、获得脉宽窄、峰值功率高的巨脉冲输出，但是电光调Q需要几千伏的高电压，对附近的设备将产生严重的电磁干扰。泉漓光本图1．1电光调Q光纤激光器实验装置图声光调Q光纤激光器的结构原理图如图1．2所示，对于1060nm波段包层泵浦掺镱光纤激光器，声光Q开关是常用的调Q器件，本课题组的姜培培等利用声光调Q的方式实现