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全光纤结构的线偏振高功率脉冲Yb光纤激光器

作　者: 熊慧萍
导　师: 沈永行
学　校: 浙江大学
专　业: 光学工程
关键词: 光纤激光器 脉冲Yb光纤激光器 激光器种子源 直接电驱动系统 主振荡功 率放大 线偏振
分类号: TN248
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


高功率脉冲光纤激光器具有高峰值功率、高光束质量、高转换效率、极好的散热性、紧凑的结构、极好的抗震性等优势,已越来越多地应用于精密机械加工、激光雷达与武器、激光医疗和非线性光频转换等领域,并逐渐成为激光光电子技术领域应用研究的重点之一。MOPA结构的脉冲光纤激光器,因其输出脉冲特性可通过激光器种子源加以控制的优点,适合全光纤化结构设计,能获得高功率、窄脉宽、高光束质量的激光输出,已经成为当前研究的热点。此外,许多涉及光频转换的应用领域要求线偏振激光输出,因此,线偏振的高功率脉冲光纤激光器成为当前研制的热点之一。鉴此,本论文展开了全光纤MOPA结构的线偏振高功率脉冲Yb光纤激光器的研究。本文主要包括两方面的内容：基于LD直接调制的脉冲激光器种子源研究和MOPA结构线偏振高重频脉冲Yb光纤激光器研究。研制了基于LD直接调制的脉冲激光器种子源。以FPGA为控制核心,自行研制了全数字化的脉冲光纤激光器的直接电驱动系统。该驱动系统主要包括温度检测、温度控制、LD脉冲驱动、LD保护、电源慢启动及上位机交互界面等功能模块。采用该驱动系统直接驱动波长为1064nm的半导体激光器,实现了重复频率在5 kHz-10 MHz间可调、脉冲宽度在20 ns-200 ns间可调、偏振抑制比高、光束质量因子接近1的近衍射极限的1064nm激光输出,并能稳定控制激光器种子源的工作温度,控温范围15°-35°,控温步长为0.1°。研制了MOPA结构线偏振高重频脉冲Yb光纤激光器。基于LD直接调制的脉冲激光器种子源,采用MOPA结构、以大模场双包层Yb保偏光纤作为光纤主放大器的增益介质,研制了一个全光纤结构的高重频、线偏振脉冲Yb光纤激光器。该脉冲光纤激光器保持了激光器种子源的优良特性,实现一个重复频率5 kHz-10 MHz间可调、脉冲宽度20 ns-200 ns间可调、工作波长为1064 nm的线偏振激光输出。在重频200kHz、脉宽100 ns时,获得平均输出功率800 mW,偏振抑制比超过25 dB、光束质量因子接近1的近衍射极限线偏振脉冲激光输出。该脉冲光纤激光器可进一步作为高重频脉冲激光种子,经过后端放大,获得更高功率的脉冲激光输出。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-7
Abstract  7-9
目录  9-10
第一章 绪论  10-18
  1.1 光纤激光器的研究进展  10-12
    1.1.1 光纤激光器的基本结构  10-11
    1.1.2 光纤激光器的特点  11-12
  1.2 高功率脉冲光纤激光器的研究进展  12-14
    1.2.1 MOPA结构的脉冲光纤激光器国内外发展  12-13
    1.2.2 高功率脉冲光纤激光器的应用  13-14
  1.3 本文主要研究内容  14-15
  1.4 本论文结构  15-16
  1.5 本章小结  16-18
第二章 基于LD直接调制的脉冲激光器种子源研究  18-38
  2.1 MOPA结构的光纤激光器  18-19
  2.2 脉冲光纤激光器的直接电调制系统研究  19-32
    2.2.1 脉冲光纤激光器的直接电驱动系统硬件设计  20-29
    2.2.2 脉冲光纤激光器的直接电驱动系统软件设计  29-32
  2.3 脉冲光纤激光器种子源输出特性研究  32-36
    2.3.1 脉冲光纤激光器的直接电驱动系统测试  32-34
    2.3.2 半导体激光器种子源输出激光特性测试  34-36
  2.4 本章小结  36-38
第三章 MOPA结构的线偏振高重频掺镱脉冲光纤激光器研究  38-50
  3.1 MOPA结构的线偏振高重频掺镱脉冲光纤激光器系统  38-42
    3.1.1 双包层泵浦技术  38-40
    3.1.2 光纤中掺杂离子Yb的特性  40-41
    3.1.3 光纤激光器中的非线性效应  41-42
  3.2 MOPA结构的线偏振高重频掺镱脉冲光纤激光器实验研究  42-44
  3.3 MOPA结构的线偏振高重频掺镱脉冲光纤激光器实验结果分析  44-48
  3.4 本章小结  48-50
第四章 总结与展望  50-54
  4.1 本论文完成的主要研究工作  50-51
  4.2 主要创新点  51
  4.3 后续工作展望  51-54
参考文献  54-58
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果  58

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 激光技术、微波激射技术 > 激光器
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