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Er~（3+）/Yb~（3+）共掺双包层光纤环形腔激光器

作　者: 任芳
导　师: 向望华
学　校: 天津大学
专　业: 光电子技术
关键词: 光纤激光器环形腔 Er3+/Yb3+共掺光纤双包层半导体可饱和吸收镜被动锁模调Q 谐波锁模
分类号: TN248
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着包层泵浦技术的引入,光纤激光器脉冲峰值功率和单脉冲能量得到极大提高。双包层光纤激光器既保持了光纤激光器体积小、结构紧凑的特点,又可以利用价格便宜的多模大功率LD作为泵浦源,从而使其成为获得高功率激光输出的最佳选择。利用非线性偏振旋转效应在被动锁模光纤激光器中形成等效的快可饱和吸收体,在腔内产生自振幅调制的锁模机理是近几年来产生超短脉冲的有效方法之一。本文主要对Er³⁺/Yb³⁺共掺双包层环形腔激光器进行了理论和实验方面的研究,主要研究内容如下:一、非线性偏振旋转被动锁模被动锁模Er³⁺/Yb³⁺共掺双包层环形腔激光器的理论研究从理论上推导了Er³⁺/Yb³⁺共掺光纤激光器产生激光的机理。从非线性薛定谔方程出发,详细介绍了非线性偏振旋转效应实现被动锁模的原理。二、半导体可饱和吸收镜被动锁模Er³⁺/Yb³⁺共掺双包层光纤激光器的理论研究从理论上介绍了半导体可饱和吸收镜被动锁模脉冲形成的两个主要阶段:自起振阶段和稳定锁模阶段。三、对非线性偏振旋转被动锁模光纤激光器进行了实验的研究用性能稳定的中心波长为976nm的高功率半导体激光器作为泵浦光源,利用光纤的非线性偏振旋转效应产生可饱和吸收体的锁模机制,通过调整泵浦功率和偏振控制器的状态,实现了被动调Q、调Q-锁模、连续锁模和高阶谐波锁模的运转状态,其中调Q重复频率7.583-32.86KHz,连续锁模重复频率为8.843MHz,二次谐波脉冲重复频率为17.49MHz,三次谐波锁模脉冲重复频率为24.22MHz。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-20
  1.1 引言  8
  1.2 光纤激光器简介  8-11
    1.2.1 光纤激光器的分类  8-9
    1.2.2 光纤激光器的发展简介  9-11
  1.3 双包层光纤的结构及特点  11-14
    1.3.1 双包层光纤的结构  11-13
    1.3.2 双包层光纤的特点  13-14
  1.4 双包层光纤激光器国内外研究概况  14-17
    1.4.1 双包层光纤激光器国外研究概况  14-16
    1.4.2 国内双包层光纤激光器的研究概况  16-17
  1.5 双包层光纤激光器的应用前景、发展趋势及研究意义  17-18
  1.6 本文的章节安排  18-20
第二章掺杂双包层光纤激光器的特性研究  20-34
  2.1 Er~(~(3+))/Y6~(3+)共掺光纤激光器产生激光的机理  20-24
  2.2 Er~(3+)、Y6~(3+)的粒子数变化的速率方程  24-25
  2.3 稳态时激光功率传输的速率方程  25-26
  2.4 掺杂离子浓度对光纤激光器的影响  26-28
  2.5 内包层的形状及其对光纤吸收效率的影响  28-29
  2.6 双包层光纤激光器的非线性效应  29-33
    2.6.1 受激布里渊散射（SBS）  30-31
    2.6.2 受激拉曼散射（SRS）  31
    2.6.3 自相位调制（SPM）  31-32
    2.6.4 交叉相位调制（XPM）  32-33
    2.6.5 四波混频（FWM）  33
  2.7 小结  33-34
第三章被动锁模Er~(3+)/Y6~(3+)共掺双包层全光纤激光器的理论研究  34-46
  3.1 非线性偏振旋转被动锁模光纤激光器的研究  34-38
    3.1.1 非线性偏振旋转效应实现被动锁模的基本原理  34-36
    3.1.2 非线性偏振旋转效应实现被动锁模的理论方程推导  36-38
  3.2 利用非线性偏振旋转效应实现高阶谐波锁模的原理  38-42
  3.3 半导体可饱和吸收镜锁模光纤激光器  42-45
    3.3.1 半导体可饱和吸收镜光纤激光器的结构  42-43
    3.3.2 利用半导体可饱和吸收镜实现被动锁模的理论分析  43-45
  3.4 小结  45-46
第四章 Er~(3+)/Y6~(3+)共掺双包层光纤环形腔激光器的实验研究  46-59
  4.1 引言  46
  4.2 实验装置及原理简介  46-49
    4.2.1 实验装置  46-49
    4.2.2 原理简介  49
  4.3 实验结果及分析  49-57
    4.3.1 调Q 脉冲序列  50-52
    4.3.2 调Q-锁模脉冲序列  52-53
    4.3.3 连续锁模脉冲序列  53-55
    4.3.4 高阶谐波锁模脉冲序列  55-57
  4.4 小结  57-59
第五章总结与展望  59-61
  5.1 本文内容总结  59
  5.2 不足与展望  59-61
    5.2.1 不足  59-60
    5.2.2 展望  60-61
参考文献  61-65
发表论文和科研情况说明  65-66
致谢  66

Er~（3+）/Yb~（3+）共掺双包层光纤环形腔激光器

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