一、高功率F-P腔掺Yb双包层光纤激光器的性能及效率(英文)（论文文献综述）
戚章泥[1]（2021）在《掺镱光纤连续激光器与锁模激光器的研究》文中研究说明光纤激光器由于有着结构紧凑、系统稳定、不易受到外界环境的干扰和影响、光束质量好、波长范围广以及转换效率高等多项优点,得到了人们的普遍关注和大力开发。而镱离子由于能级简单、量子效率高等优点有着广泛的应用,因此本文以掺镱光纤激光器为研究主题,具体对线偏振单纵模掺镱光纤连续激光器与低重频掺镱光纤锁模脉冲激光器展开了调查与实验,具体内容如下:本文利用光纤布拉格光栅对构建线性腔以实现连续激光输出,并通过在线性腔内插入偏振分束器的方式实现了偏振度高于35 dB的线偏振激光输出,此外利用未泵浦光纤与反射镜组成的饱和吸收体结构实现了单纵模激光输出,种子源直出最大功率达212 mW,光信噪比达50 dB,且输出稳定。其次,由于种子源输出功率足够高,因此无需进行预放大而直接利用双包层掺镱光纤进行一级光放大,得到最大2.552 W的1064 nm激光输出,且放大后的激光依然保持高度线偏（偏振度保持在35 dB以上）与单纵模的特性。并对放大后的激光通过零拍延时自外差法测得激光线宽为1.2 kHz。利用半导体饱和吸收体反射镜和光纤布拉格光栅构建的线性腔实现锁模激光振荡器,实现了脉冲重复频率为18.30 MHz,输出平均功率为1.52 mW的中心波长为1063.67 nm激光激光输出,对此激光进行预放大后得到平均功率为66.5 mW的脉冲激光,再利用声光选单器对其进行降频处理,最终得到了重复频率为为18.30kHz、脉宽为3.523 ps的皮秒脉冲输出。
谢永耀[2]（2021）在《基于YAG晶体衍生光纤的单频激光技术研究》文中研究表明单频光纤激光器具有线宽窄、噪声低和相干长度长等优点,在相干光合束、非线性频率变换、引力波探测、激光雷达、光纤传感和高精度光谱学等领域具有广泛的应用。实现单频激光器的结构主要包括环形腔结构、分布式反馈（DFB）结构和分布式布拉格反射式（DBR）结构。环形腔单频光纤激光器的腔长通常较长,因此,需要插入额外的滤波器件来实现激光器稳定的单纵模输出,这样便会不可避免的引入额外的插入损耗和不稳定性。不同于环形腔结构,DFB和DBR单频光纤激光器,采用短腔结构,激光纵模间隔较大,不需要额外的滤波器件,因而结构更加简单和紧凑。然而,DFB光纤激光器通过在有源光纤刻写相移光栅实现单频激光输出,其稳定性和输出功率通常会受到相移光栅中心严重的热效应影响。相比之下,DBR单频激光器的增益介质与反馈装置相互独立,因此具有更好的稳定性和更高的输出功率。为了实现足够大的纵模间隔,其腔长通常被限制在几个厘米。因此,需要高掺杂浓度的光纤用来确保实现足够的增益。然而,传统的石英光纤,由于浓度猝灭效应,其稀土掺杂浓度较低,使DBR单频激光器的输出功率受到限制。虽然多组分玻璃光纤能够实现较高稀土掺杂,但是其机械强度和热稳定性相对较差,不利于单频激光的长时间稳定运转。并且,由于软化点和热膨胀系数的差异,其与商用光纤之间的熔接也相对困难,这在一定程度上限制了它的推广和应用。因此,探索和制备具有高性能的新型增益光纤对于单频光纤激光器的发展具有非常重要意义。YAG晶体衍生光纤是一种新型、非常有潜力的光纤激光增益介质,这种光纤是以晶体作为纤芯材料,石英玻璃作为包层材料,使用传统的光纤拉丝塔拉制,形成的新的多组分玻璃纤芯,具有许多新颖的特性。首先纤芯内相对高含量的Al2O3和Y2O3的掺杂,适当地增大了纤芯内的稀土溶解度,能够实现更高的稀土掺杂;其次Al和Y组分也会降低纤芯内的声学折射率,造成声学波导损耗,有利于抑制受激布里渊效应（SBS）。另外,其石英包层也使其与商用石英光纤器件具有良好的兼容性。这些特点都有利于实现高功率的单频激光输出。然而,关于YAG晶体衍生光纤单频激光器的研究目前仍处在起步阶段,仅在1 μm波段获得了较低功率的单频激光输出。而1.5μm通讯波段的基于YAG晶体衍生光纤单频激光器的研究,目前还处于空白。另外,光纤的性能还需要通过改进制备工艺来进一步提升。然而,在制备工艺方面仍有许多问题亟待解决,如调控纤芯成分和减小扩散。本文主要对不同稀土离子掺杂的YAG晶体衍生光纤的制备、表征及基于晶体衍生光纤的单频激光技术开展了一系列的研究工作。系统研究了 Yb:YAG晶体衍生光纤制备及表征,并基于所制备的高增益Yb:YAG晶体衍生光纤实现了瓦量级的激光输出;研究了 Yb:YAG晶体衍生光纤的单频激光性能,成功实现了多种类型的DBR单频光纤激光器;通过熔融芯法制备了Er:YAG晶体衍生光纤,并基于此光纤成功实现了 1.5 μm的单频激光输出;对熔融芯法进行技术改进,并提出两种技术改进方案来实现对光纤基质的调控以及扩散的抑制。本文的具体工作内容如下:1.基于熔融芯法,制备了几种不同纤芯尺寸的Yb:YAG晶体衍生光纤。通过对比光纤的物理和光学特性,研究了晶体尺寸及拉制长度对光纤性能的影响。利用掺杂浓度为10 at.%,直径2.6 mm的Yb:YAG晶体作为纤芯材料,成功制备了增益达到3.3 dB/cm的Yb:YAG晶体衍生光纤,并利用高分辨率的透射电镜对其微观结构进行表征。基于全光纤结构,对光纤的激光性能进行了研究。采用纤芯泵浦方式,实现了斜效率55.4%的1064 nm激光输出;采用包层泵浦方式,获得了最高功率为6 W的连续激光输出。（第三章）2.以Yb:YAG晶体衍生光纤作为增益介质,搭建了几种不同类型的DBR单频光纤激光器。基于8 mm的Yb:YAG晶体衍生光纤,获得了功率为17.8 mW的976 nm单频激光输出,信噪比大于65 dB,线宽小于41 kHz。随后通过优化Yb:YAG晶体衍生光纤的长度,实现了功率为110 mW的1064 nm单频激光输出,对应的斜效率为18.5%,频率波动小于20 MHz。然后采用保偏光栅作为输出耦合器,获得了 60 mW的线偏振单频激光输出,并通过单级放大装置,实现了 14.5 W的保偏单频激光输出,激光线宽为87 kHz,在横向和纵向的光束质量因子分别为1.07和1.02。最后采用增益开关技术,实现了重复频率在10～250 kHz范围内可调的单频脉冲激光输出,输出激光脉冲宽度为79ns,激光线宽小于50 MHz。（第四章）3.对Er:YAG晶体衍生光纤的制备和表征进行了 一系列的研究。通过对YAG晶体衍生光纤中Er3+离子的掺杂浓度进行了优化,获得了最大1.46 dB/cm的增益系数。建立了一个评估SiO2浓度、纤芯折射率以及扩散比例关系的简化模型。（第五章）4.基于1.8 cm长的Er:YAG晶体衍生光纤,实现了一个1550 nm的自调Q脉冲单频激光输出。在泵浦吸收功率为174 mW时,激光器的最大输出功率为24.2 mW,对应的斜效率为15.1%,信噪比大于75 dB。在最大输出功率下,得到的最大单脉冲能量超过32.7 nJ,脉冲宽度为78 ns,重复频率为739 kHz。（第五章）5.对关于熔融芯法的工艺改进展开了研究。针对YAG晶体衍生光纤中元素及光谱特性调控问题,提出了一种有效的解决方式（管内共熔法）。并利用管内共熔法,以10-at.%Er:YAG晶体和10-at%Yb:YAG晶体作为前驱体材料,成功制备了增益系数达到2.33 dB/cm的Er/Yb共掺的YAG晶体衍生光纤,在976 nm处的泵浦吸收系数为2300 dB/m,相比于相同Er掺杂浓度的Er:YAG晶体衍生光纤,Er/Yb共掺的YAG晶体衍生光纤的泵浦吸收系数和增益系数都得到显着提高。并以此光纤作为增益介质,成功实现了 1570 nm的DBR单频光纤激光输出。对光纤拉制过程中影响扩散的参数进行了详细的研究,总结了光纤拉制过程中影响纤芯扩散的几个主要因素,并针对这些因素,对光纤拉制参数进行调整,利用低缩径比一次拉制方式成功将YAG晶体衍生光纤纤芯内的SiO2浓度降低至40 wt.%以下。（第六章）本文主要创新点如下:1.利用浓度为10 at.%的Yb:YAG晶体作为纤芯前驱体材料,成功制备了增益系数达到3.3 dB/cm的Yb:YAG晶体衍生光纤,远高于传统石英光纤的增益。并利用所制备光纤,成功实现了 6W的1064 nm连续激光输出,为目前报道的基于此类光纤获得的最大输出功率。2.首次实现了基于Yb:YAG晶体衍生光纤的976 nm单频激光输出。以0.8 mm的Yb:YAG晶体衍生光纤作为增益介质,在泵浦功率为203 mW时,获得了 17.8 mW的单频激光输出,激光线宽小于41 kHz。3.通过优化Yb:YAG晶体衍生光纤长度,在泵浦功率为616 mW时,获得了输出功率为110 mW的1064 nm单频激光,这是目前基于此类光纤在1064 nm波段获得的最高单频激光输出功率。4.首次实现了 YAG晶体衍生光纤在1.5 μm波段的单频激光输出。通过优化Er离子掺杂浓度,成功制备了增益系数为1.46 dB/cm的Er:YAG晶体衍生光纤,并基于此光纤实现了 24.2 mW的1550 nm脉冲单频激光输出,斜效率为15.1%。5.首次提出一种基于熔融芯法的成分调控工艺,并利用此工艺首次制备出Er/Yb共掺的YAG晶体衍生光纤,实现了 2.23 dB/cm的增益系数,是目前报道的此类光纤在1.5 μm波段获得的最大增益。
汪会波[3]（2020）在《掺镱光纤光学频率梳及其关键技术研究》文中研究指明光学频率梳是超快激光与精密光谱学交叉的重要突破,它的出现将微波频率与光学频率紧密连接起来,为精密频率测量提供了一个有力的工具,在光学原子钟、频率标准传递、绝对距离测量、精密光谱学等领域发挥着重要的作用。本论文主要围绕飞秒掺镱光纤光学频率梳的产生及其中的关键技术展开了一系列研究工作。本论文主要研究内容和创新性研究成果如下:1.基于非线性偏振旋转锁模和SESAM锁模原理,开展了1 μm超快锁模光纤激光器的研究工作。首先针对光学频率梳和光纤放大器两种应用需求搭建了两套参数不同的基于非线性偏振旋转锁模的光纤激光器。分别为运行在近零色散区域的展宽脉冲锁模激光纤激光器,锁模重复频率为250MHz,平均输出功率为120 mW,光谱宽度为45 nm,以及运行在微正色散区域的自相似锁模光纤激光器,锁模重复频率为50MHz,平均输出功率为39mW,光谱宽度为20 nm。其次进行了全保偏SESAM锁模光纤激光器的实验研究,锁模重复频率为69 MHz,平均输出功率为37mW,最大输出光谱宽度为34nm,输出脉冲经腔外光栅可压缩至64 fs。此外,通过将SESAM粘贴在光纤跳线表面的方式,实现了全光纤结构的SESAM锁模光纤激光器,为1μm光纤激光器系统的集成化和小型化提供了理想的种子源。2.基于多种高非线性光纤,开展了光纤中倍频程超连续光谱产生的实验研究。首先使用自制的拉锥单模光纤,在输出参数为250MHz,74 fs,460mW的光纤放大器系统中获得了倍频程超连续光谱的输出,输出光谱覆盖550nm到1350 nm。其次,探究了低能量注入下光子晶体光纤中的超连续光谱产生效果,并搭建了高功率光纤放大器进一步拓展输出光谱宽度,最终获得了覆盖650 nm到1600nm的超连续光谱输出。进一步的,为了降低超连续光谱产生过程中所需的入射脉冲能量和高非线性光纤长度,进行了光子晶体光纤的拉锥实验,并利用自制的拉锥光子晶体光纤在在400 pJ的低能量注入下获得了倍频程超连续光谱输出,输出光谱覆盖520 nm到1150 nm,输出光谱能量较为集中。最后为了提升超连续光谱产生的效率,进行了光子晶体光纤的端面处理和低损耗熔接的实验研究。3.利用拉锥光子晶体光纤产生的倍频程超连续光谱,开展了掺镱光纤光学频率梳的研究工作。首先进行了光纤光学频率梳锁定至射频参考源的实验研究。在超连续光谱产生装置后,搭建f-2f光路探测到了 40dB的自由运转的载波包络相移频率信号,并利用锁相环电路实现了载波包络相移频率信号和重复频率信号的同时锁定,锁定时长均超过29个小时。为了提升光纤光学频率梳的锁定精度,将光学频率梳锁定到972 nm超稳连续激光器上,实现了连续激光的稳定性和窄线宽特性到光学频率梳的传递。锁定后的拍频信号线宽被压窄至1.24 mHz,计算频率不确定度为1.77×10-18/s和4.4×10-20/1000s。其次为了提升掺镱光纤光学频率梳系统的稳定性和实用性,开展了 1 μm全光纤结构超连续光谱产生装置的实验研究。通过选择特定的光子晶体光纤进行色散补偿,并使用拉锥光子晶体光纤进行光谱拓展,实现了1 μm全光纤结构的脉冲压缩和超连续光谱输出,输出光谱覆盖520nm到1250nm,输出光谱功率稳定性为0.08%。此外,在此光谱基础上搭建了 f-2f光路,探测到了 37dB的自由运转的载波包络相移频率信号,验证了全光纤结构超连续光谱产生装置具有良好的性能。4.基于百公里高精度时频传递的应用,开展了工程化掺镱光纤光学频率梳的实验研究。为了应对外场实验中复杂的环境条件,对掺镱光纤光学频率梳的结构和器件进行了工程化设计,并采用外部电路控制的方式实现对光学频率梳系统的调节。在此基础上搭建了用于实验室验证的低功率掺镱光纤光学频率梳装置,并设计了用于外场实验的基于线性啁啾脉冲放大的高功率掺镱光纤光学频率梳装置,最大输出功率20 W以上,频率稳定度为5.46× 10-20/1000s。
魏珊珊[4]（2020）在《1.5 μm高功率窄线宽光纤激光MOPA关键技术研究》文中研究表明高功率窄线宽线偏振单频光纤激光器的结构紧凑、稳定性好、易操作免维护,在激光雷达、引力波探测、空间光通信、非线性变频等领域有重要的应用。特别是1.5μm波段kHz线宽的单频激光,使用非线性晶体将其倍频到780 nm,并采用铷原子吸收线进行稳频,可获得长期频率稳定的铷原子操作激光,在基于原子的精密测量领域具有重要价值。再加上其特有的人眼安全、光纤传输损耗低、大气透过率高等优势,近年来得到人们的广泛关注。采用主振荡功率放大（MOPA）技术是获得这种激光源的重要途径。本论文围绕1.5μm波段高功率窄线宽的MOPA结构单频光纤激光器开展研究,具体工作内容包括:第一,基于速率方程和传输方程构建了铒镱共掺双包层光纤（EY-DCF）放大器的理论模型,指明了高功率泵浦下反向传输的Yb-ASE是限制其功率提升的主要原因。提出并演示了一种基于双波长辅助信号注入技术的包层泵浦的EY-DCF放大器方案。实验结果表明,通过使用波长为1030nm和1040 nm的辅助信号,可大幅缓解单一波长信号注入时因EY-DCF非均匀增益加宽效应,对抑制反向Yb-ASE中潜在自激谱峰的制约,既可以增大放大过程中允许的最大泵浦光功率,又可在增益光纤末端发挥其辅助泵浦作用,使得信号光的净输出功率达到13.8 W。第二,基于实验室自制的1560 nm单频窄线宽DBR型光纤激光器,使用波导型周期极化铌酸锂（PPLN）晶体,在30 mW的1560 nm基频光功率下获得2.8 mW的倍频光输出,通过使用饱和吸收光谱稳频技术将获得的780 nm激光锁定到铷原子超精细跃迁谱线上,获得了绝对频率的激光输出,并将1560 nm激光器的频率波动在长时间内稳定在±150 kHz以内。第三,将自制的1560nm单频低噪声DBR光纤激光器经铷原子吸收线稳频后作为种子源,通过合理设计放大器结构,优化光纤熔接参数,最终使用两级单模光纤放大器和两级双包层铒镱共掺光纤放大器,得到了高功率、窄线宽、线偏振、基横模输出的1560nm激光光源。使用块状PPLN晶体倍频可获得频率稳定的输出功率高达2.25 W的780 nm激光。第四,通过合理的机械结构设计以及光纤热管理措施,将1560 nm高功率窄线宽的MOPA型光纤激光光源集成封装在4 U的标准机箱内,外置倍频模块,可获得780 nm操作激光。结合边带锁定的饱和吸收光谱稳频技术,可以在1.2 GHz的调谐范围内精确调谐780 nm激光的频率,最终在一台激光器上可以同时获得冷却光、再泵浦光及原子干涉相干操作激光。以上研究结果对发展高功率、窄线宽、频率稳定的全光纤MOPA激光器,以满足非线性变频、原子精密测量、引力波探测、激光雷达等应用需求具有重要参考价值。
尹韬策[5]（2020）在《面向气体探测应用的窄线宽光纤激光器研究》文中研究指明窄线宽激光由于具有高光学相干性的特点,在激光雷达、光纤传感、气体探测及非线性频率转换等领域有着重要的应用价值。本论文以产生窄线宽、高功率、波长可调谐的近红外激光为目的,并以给近红外波段的气体探测提供可用的激光源为切入点展开,相继研究了基于稀土掺杂光纤和基于非线性原理的窄线宽光纤激光器,得到了一系列2 μm窄线宽光纤激光器和1.65μm窄线宽光纤激光器,弥补了这两个波段激光器现有的不足和空白。本论文首先阐述了2μm及1.65μm窄线宽激光在气体传感中的应用价值,并指出了现有相应激光器的不足之处,突出了在这两个波段开发新型窄线宽光纤激光器的必要性。随后简单介绍了激光的由来、光纤激光器的基本知识、包层泵浦和不同泵浦结构。接着,我们提出了基于光纤布拉格光栅和未泵浦掺铥光纤作饱和吸收体的高功率定波长单纵模掺铥光纤激光器,得到了功率大于400mW,线宽约为20kHz的1957nm单纵模激光输出。为增加激光器的波长调谐性,我们紧接着提出了基于法布里-珀罗腔原理可调谐滤波器的宽带可调谐单纵模掺铥光纤激光器,得到了波长可从1920nm调谐至2020 nm的单纵模激光输出,其线宽小于10 kHz。进一步,为使激光器能直接输出高功率的2 μm可调谐窄线宽激光,我们又提出了基于790 nm高功率半导体激光器泵浦的宽带可调谐单纵模掺铥光纤激光器,该激光器使用了双包层掺铥光纤作增益介质,并通过谐振腔的优化设计,实现了波长可从1920nm调谐至2040nm的单纵模激光输出,其线宽约为20kHz,不同波长的最高直出功率在0.4 W至1.07 W之间。然后,为得到线宽更窄的2μm窄线宽激光,我们提出了基于高掺锗光纤的2μm宽带可调谐单纵模布里渊光纤激光器,该激光器被上述提到的宽带可调谐单纵模掺铥光纤激光器泵浦,实现了波长可从1920nm调谐至2030nm的单纵模布里渊激光输出。利用布里渊环形腔的线宽压窄效应,布里渊激光的线宽被压窄到小于0.9 kHz。最后,为满足甲烷气体探测的需求,我们提出了基于高非线性光纤的1.65 μm窄线宽拉曼连续光纤激光器,通过1541 nm连续泵浦对1.65 μm窄线宽种子源进行拉曼放大,实现了波长为1653.7 nm的窄线宽拉曼连续激光输出,其输出功率高达726 mW,-20 dB线宽仅为0.18 nm。进一步,为了能测得甲烷气体的空间分布,我们紧接着提出了基于高掺锗光纤的1.65 μm可调谐窄线宽拉曼脉冲光纤激光器,通过1541 nm脉冲泵浦对1.65 μm窄线宽种子源同时进行拉曼放大和脉冲调制,实现了波长可从1652.0nm调谐至1654.0nm的窄线宽拉曼脉冲激光输出,其重复频率和脉冲宽度分别为100 kHz和31 ns,峰值功率高达30.85 W,线宽小于0.08 nm。
谢兆鑫[6]（2020）在《掺镱高功率窄线宽光纤激光器及单频种子源的研究》文中提出高功率窄线宽线偏振光纤激光器具有线宽窄、光束质量高、偏振度高等优势,被广泛应用于相干合成、光谱合成、非线性频率变换等领域,本文重点研究了高功率短波长（≤1030 nm）窄线宽线偏振掺镱光纤激光器。此外将短波长（1018 nm）掺镱光纤激光器作为泵浦源应用在单频系统当中,研究了同带泵浦技术对单频光纤激光系统的影响。具体研究工作如下:1.从理论和实验两方面研究了高功率1018 nm窄线宽线偏振光纤激光器。基于传统掺镱光纤激光的稳态速率方程建立数值仿真模型,优化了激光系统的参数并且有效抑制了ASE,最终实现了工作波长1018 nm、激光输出功率104 W、3 d B和20 d B的光谱宽度分别是～21 GHz和～72 GHz、偏振消光比>17.5 d B、高光束质量（M x2～1.62和My2～1.63）、斜率效率79%的激光器系统。2.从理论和实验上两方面研究了基于主振荡功率放大结构的1030 nm全光纤千瓦级窄线宽线偏振光纤激光器。通过理论计算表明增大种子激光的线宽可以有效抑制SBS,缩小增益光纤长度可以有效抑制ASE。实验中利用光谱宽度较宽的种子源从而有效抑制了SBS效应,采用正向泵浦方式实现了925 W输出激光功率、中心波长1030.1 nm、偏振消光比～15.2 d B、光谱宽度～60 GHz、近衍射极限光束质量（M2<1.3）的激光系统。3.从理论和实验两方面研究了两种不同腔体结构的单频1018 nm光纤激光器。通过数值仿真模型,优化了单频1018 nm线性腔激光器的参数,理论分析了环形腔中实现1018 nm激光激射时SMS器件的光谱透射损耗特性。线性腔激光器输出功率120 m W、光谱信噪比72 d B、线宽5 k Hz、RIN约为-134 d B/Hz。环形腔激光器输出功率24.2 m W、光谱信噪比63 d B、线宽3.95 k Hz、RIN约为-131d B/Hz。4.研究了利用1018 nm光纤激光器同带泵浦的环形腔单频1064 nm光纤激光器。当单频1018 nm泵浦功率1.4 W时,单频1064 nm激光器最大输出功率为231 m W,信噪比、线宽和RIN分别为72 d B、1.4 k Hz和-141 d B/Hz。与976 nm半导体激光器泵浦相比,单频1018 nm泵浦时1064 nm单频激光的线宽明显变窄。此外,还研究了单频和多纵模1018 nm泵浦下的系统性能,研究结果表明,单纵模1018 nm泵浦源有助于改善系统的噪声特性。
顾小琨[7]（2020）在《基于复合式F-P腔的Er3+：ZBLAN双波段光纤激光器的研究》文中指出3μm和2μm波段的中红外激光在激光探测、光电对抗、空间通信、科研实验等方面拥有良好的应用前景。在医疗外科手术方面,由于水在2.8μm和1.6μm波段处各有一个吸收峰,2.8μm激光可用来进行组织精准切割,1.6μm激光可以凝结止血,因此包含此两种成分的激光束可以用在外科微创手术中。目前通用的获得2.8μm和1.6μm激光束的方法是采用两个独立的激光器进行相干合束。此方案系统结构复杂,体积庞大,成本较高,可靠性低。本文采用级联振荡的方式,研制出单一工作介质输出2.8μm/1.6μm双波段的光纤激光器。论文在研究2.8μm/1.6μm双波段激光器运行机理的基础上,开展了以下研究和实验。首先,基于速率方程和Er3+离子的能级体系建立完整的数学模型,利用MATLAB对模型进行仿真计算。为提高仿真精确度,创新性地编写遗传算法对模型进行求解,得到合适的Er3+:ZBLAN光纤激光器各部分参数。其次,以仿真计算结果为参考,设计和搭建了单泵浦源、单工作介质的Er3+:ZBLAN光纤激光器。采用波长为976nm的LD,反向泵浦掺杂浓度为1mol.%,长度为10.5m的Er3+:ZBLAN光纤,谐振腔结构为复合式F-P腔。在抽运功率为50W的情况下,获得了中心波长为2.789μm和1.599μm的级联激光输出,激光功率分别为8.19W和2.8W,对应的斜率效率分别是17.7%和7.17%,两波长信号光2小时内峰值功率的浮动比依次为4.6%和3.1%。最后,利用搭建的双波长光纤激光器在猪表皮组织上进行了单点消融实验,实验参数为:激光功率0.5W、1W、1.5W、2W;照射时间5s、10s、15s、20s。经与同参数的10.6μm的CO2激光的作用结果进行对比,表明2.8μm激光的消融效果要优于10.6μm的CO2激光,且1.6μm激光对组织有良好的凝结效果。
刘芳芳[8]（2019）在《1120nm掺镱光纤激光器研究》文中提出光纤激光器较固体激光器具有效率高、光束质量好以及结构简单紧凑等优点,在工业、医疗、科研、国防等诸多领域具有极为广泛的应用,其发展和应用备受关注,数十年来关于光纤激光器的研究一直热度不减。高功率窄线宽的1120 nm掺镱光纤激光器可以作为1178 nm拉曼光纤激光器的抽运源,进而通过倍频获得589 nm黄光激光,在天文上用做激光钠导星。黄光激光还可应用于激光医疗、激光光谱分析、生物医学、大气测量等领域。相较于连续激光,短脉冲1120 nm激光因其具有高峰值功率特性,一方面更易于实现1120-1178 nm拉曼频移,降低对连续光1120 nm光纤激光器的功率水平的要求,另一方面,可用于研究光纤激光器中受激拉曼散射和受激布里渊散射发生的过程和机理,为提高1178 nm拉曼光纤放大器的转换效率提供理论依据。本论文围绕1120 nm掺镱光纤激光器展开实验研究,主要工作分为连续运转1120nm光纤激光器与短脉冲运转1120 nm光纤激光器两部分,内容包括:（1）对连续运转高功率1120 nm光纤激光器进行了系统研究。首先利用双包层保偏掺镱光纤、保偏光纤布拉格光栅对构建了全保偏线型腔,采用包层泵浦技术,实现了线偏振、窄线宽、高功率1120 nm掺镱光纤激光器。实验结果显示,激光器输出中心波长为1118.7 nm,激光线宽为0.08 nm,激光增益大于60 dB;当输入泵浦功率为23.09 W时,激光器输出功率为14.67 W,对应光-光转换效率为63.5%;1120 nm激光的偏振消光比平均值为19.8 dB。接着将上述实验中的保偏光纤布拉格光栅对进行快慢轴平行熔接,实现了1120 nm双波长可切换光纤激光器。在双波长运转模式,两个振荡激光波长分别为1118.912 nm和1119.152 nm,波长间隔为0.24 nm,信噪比（SNR）为35 dB。当输入泵浦功率为24 W时,最大输出功率为14.67 W,对应的光-光转换效率为61.1%。在单波长运转模式下,两个波长的平均偏振消光比（PER）分别为20.3 dB和19.9 dB。该双波长运转的高功率光纤激光器可以用于产生微波。（2）对短脉冲运转1120 nm光纤激光器进行了系统研究。（1）基于硅烯的饱和吸收特性,研究了其在脉冲1120 nm光纤激光器中的应用。首先利用液相剥离法制备硅烯纳米片,并对其进行材料表征及光学特性测试,利用硅烯（Silicene）和聚乙烯醇（PVA）制备硅烯可饱和吸收体（Silicene-SA）,搭建了被动调Q掺镱光纤激光器。当泵浦功率为216 mW时,中心波长为1120.36 nm,3 dB带宽为0.08 nm,脉宽为1.87μs,脉冲输出稳定,充分证明了Silicene具有良好的可饱和吸收特性,可应用于实现短脉冲运转。（2）基于二硫化钼的饱和吸收特性,实现了线型腔1120 nm掺镱光纤激光器的调Q运转。对二硫化钼纳米片进行表征及光学特性测试,并利用二硫化钼（MoS2）和PVA制备二硫化钼可饱和吸收体（MoS2-SA）,将其应用于线性谐振腔中,实现了1120 nm波段微秒被动调Q脉冲输出。当泵浦功率为300 mW时,输出激光脉宽为1.71μs。这是首次将MoS2-SA运用于线型腔1120 nm掺镱光纤激光器获得调Q运转,所制备的MoS2-SA具有良好的饱和吸收特性,系统运行稳定性良好。
金丹旸[9]（2019）在《铒镱掺杂双包层铋酸盐玻璃光纤的制备及性能研究》文中指出对应于1.5μm波段附近的激光位于第三通信窗口（1530-1565 nm）,对人眼安全,在激光雷达、生物医疗、能源勘探、工业制造等领域具有重要的应用前景。目前,重金属氧化物玻璃是1.5μm波段激光基质玻璃材料的研究热点。铋酸盐玻璃作为重金属氧化物玻璃的一种,具有良好的物化性能,其声子能量较低、折射率较高,被认为是制备红外光纤器件的理想基质材料。因此,本文旨在探求适宜于1.5μm激光输出的铋酸盐玻璃体系,并在此基础上探索棒管组合法制备Er3+/Yb3+掺杂双包层铋酸盐玻璃光纤的工艺过程及其1.5μm波段激光试验。本文主要研究内容与结论如下:1、研究了CeO2含量对Bi2O3-GeO2-Ga2O3-Na2O体系玻璃热学性能和光谱性能的影响。研究表明,随着CeO2的含量由0 mol%增加到0.4 mol%,该体系玻璃的透过率由20%（n（CeO2）=0 mol%）显着增加到80%（n（CeO2）=0.1-0.4 mol%）,ΔT值由118℃增加到最大值126℃,随着CeO2含量继续增加至0.8 mol%时,ΔT值减小至70℃,CeO2含量增加至1.0 mol%时,该体系不能形成玻璃。由此选定的光纤基质玻璃摩尔组分为34.9Bi2O3-35GeO2-15Ga2O3-15Na2O-0.1CeO2。2、研究了Er3+单掺以及Er3+/Yb3+共掺铋酸盐玻璃的光谱特性。研究发现,Er3+单掺时,在Er2O3浓度为1.0 mol%的玻璃样品中观察到的发光强度最大;Er3+/Yb3+共掺时,Yb3+离子的掺入可有效提升掺Er3+铋酸盐玻璃样品对980 nm波段光的吸收,当Er2O3浓度为0.5 mol%、Yb2O3浓度为1.25 mol%时,观察到的1.5μm荧光强度最大。此外,还观察到CeO2的加入可在一定程度上抑制上转换发光现象。3、运用J-O理论计算分析了Er3+/Yb3+共掺铋酸盐玻璃的J-O强度参数,计算得到的Ω2=8.41×10-2020 cm2,Ω4=2.48×10-20 cm2,Ω6=0.79×10-20 cm2,品质因子χ=3.139;在1.53μm处的吸收截面和受激发射截面分别为0.60×10-20 cm2和0.82×10-20 cm2,辐射跃迁几率为266.58 S-1,荧光寿命为3.75 ms。4、开展了玻璃光纤的双包层结构设计,采用棒管组合法,在拉丝温度460±1℃、送料速度0.1-0.15 mm/min、拉丝速度1.034-1.551 m/min等参数调谐控制下,拉制了直径为300μm的Er3+/Yb3+共掺双包层铋酸盐玻璃光纤。5、利用自主研制的铋酸盐玻璃光纤作为增益介质,搭建了经典F-P腔光纤激光器。在980 nm LD激光器泵浦作用下,获得了中心波长为1535.4 nm的单模激光输出,最大激光输出功率为93.64 mW,斜率效率为11.753%。
王尧[10]（2016）在《高功率2微米掺铥光纤激光器及其动力学特性研究》文中进行了进一步梳理1960年,人类成功发明了第一台固体激光器。1961年,人们提出并成功搭建了第一台光纤激光器。作为固体激光器的一种特殊形式,光纤激光器具有结构紧凑、转换效率高、光束质量好、散热性好等优点。因此,光纤激光器受到来自世界各地科研工作者的广泛关注和深入研究,成为了一类十分有发展前景的激光光源,其发展方向主要有高功率、窄线宽、短脉冲、中红外等。掺铥光纤激光器输出激光波长在2μm附近,此波段位于水的吸收峰、人眼安全波段、大气窗口等,故在材料加工、生物医学、大气遥感、激光雷达、科学研究等诸多领域有着广泛的应用。因此,2μm掺铥光纤激光器得到了人们的广泛关注,同时成为了国际上的研究热点。近年来,高功率2μm掺铥光纤激光器发展迅速并取得了很大成果:在连续激光输出方面,激光输出达到千瓦量级;在脉冲激光输出方面,皮秒脉冲激光输出达到百瓦量级,飞秒脉冲激光输出放大也达到百瓦量级,但是这些皮秒和飞秒脉冲的单脉冲能量均不高。目前在高功率2μm光纤激光器的研究过程中,面临的主要问题是热效应及非线性效应。解决这些问题可以从优化泵浦方案、增加光纤模场面积等方面来入手。本论文内容主要从这两方面进行考虑,通过理论与实验相结合的研究办法,旨在形成一套完备的理论和成熟的技术来实现2μm波段的高功率连续激光输出和高单脉冲能量脉冲激光输出,推动高功率2μm掺铥光纤激光器发展。本论文的研究工作和主要成果有:1.在2μm激光领域,提出一种新型级联泵浦技术（1900nm→1940nm→2020nm）,即先获得中心波长在1900nm附近的激光;以1900nm激光作为泵浦光,再获得中心波长在1940nm附近的激光;以1940nm激光作为泵浦光,最终获得中心波长在2020nm附近的激光,分级实现2μm激光输出。这种新型级联泵浦技术在解决热效应问题方面有着明显优势:首先,有效的将激光器中热量分散在多级泵浦结构中,这必将有利于激光器中热量的管理控制;其次,每一级泵浦结构具有很高的斜效率和光转换效率,这意味着获得相同功率激光时产生更少的热量。当这种新型级联泵浦技术与包层泵浦技术共同使用时,必将进一步推动高功率2μm掺铥光纤激光器的发展。2.建立了掺铥光纤激光器采用不同泵浦方案时的理论模型和温度分布模型。利用这些模型研究在不同泵浦方案下掺铥光纤激光器的输出特性和温度分布。模拟得到在传统793nm泵浦方案（793nm→2020nm）、传统级联泵浦方案（1900nm→2020nm）、新型级联泵浦方案（1900nm→1940nm→2020nm）中,掺铥光纤激光器在不受热量损坏前提下输出2μm激光最大功率分别为220W、4338W、5877W。从理论上证明了新型级联泵浦技术在获得高功率2μm激光方面的优势。3.以中心波长为1942nm的掺铥光纤激光器作为泵浦源,采用同向泵浦结构时,获得34.68W中心波长为2020nm的激光,激光器斜效率达到91.7%,光转换效率达到84.4%;采用反向泵浦结构时,获得35.15W中心波长为2020nm的激光,激光器斜效率达到92.4%,光转换效率达到86.3%。这是目前2μm掺铥光纤激光器中最高的斜效率。从实验上证明了新型级联泵浦技术在获得高功率2μm激光方面的优势。4.搭建了一台基于光纤光栅的双波长2μm光纤激光器,并通过改变激光腔的相关参数对激光器输出特性及其演化规律进行研究。实现了1942nm与2020nm双波长激光同时输出,每种波长激光功率均3瓦以上,二者之间的激光功率比在24.9%到237.6%范围内连续可调。5.搭建了一台基于阶跃折射率掺铥多模光纤的2μm锁模光纤激光器,通过调节锁模元件半导体可饱和吸收镜（SESAM）,实现了多模孤子锁模,脉冲激光输出平均功率达到10W,单脉冲能量达到550nJ,脉冲宽度为30-40ps;研究了在不同输出功率下多模孤子的时空特性（即脉冲宽度和激光光斑大小）及其演化规律,并进行了合理的解释;同时观察到孤子吸引、光谱自调节、能量转移等现象。
二、高功率F-P腔掺Yb双包层光纤激光器的性能及效率(英文)（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、高功率F-P腔掺Yb双包层光纤激光器的性能及效率(英文)（论文提纲范文）
（1）掺镱光纤连续激光器与锁模激光器的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 镱离子发光特性 |
| 1.1.1 二价镱离子 |
| 1.1.2 三价镱离子 |
| 1.2 掺镱光纤特性 |
| 1.3 掺镱光纤激光器概述 |
| 1.3.1 高功率掺镱连续光光纤激光器 |
| 1.3.2 低重频掺镱脉冲光纤激光器 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 2 激光器相关技术基础 |
| 2.1 光纤传输原理 |
| 2.1.1 单模掺镱光纤 |
| 2.1.2 双包层掺镱光纤 |
| 2.1.3 光子晶体光纤 |
| 2.2 光纤激光器及放大器理论 |
| 2.2.1 激光器腔型结构 |
| 2.2.2 激光器泵浦方式 |
| 2.3 线偏振激光的实现方法 |
| 2.4 单纵模激光 |
| 2.5 皮秒脉冲光纤激光器理论 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 高功率线偏振单纵模掺镱光纤激光器 |
| 3.1 线偏振单纵模掺镱光纤激光器的光学结构 |
| 3.2 线偏振单纵模掺镱光纤激光器的激光输出特性 |
| 3.2.1 掺镱光纤激光器种子源的激光输出特性 |
| 3.2.2 掺镱光纤激光器放大器的输出特性 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 全保偏锁模低重频皮秒脉冲掺镱光纤振荡器 |
| 4.1 半导体可饱和吸收体(SESAM)结构与特性 |
| 4.2 声光选单器的结构与特性 |
| 4.3 锁模皮秒脉冲光纤振荡器 |
| 4.3.1 光学结构与工作原理 |
| 4.3.2 振荡器激光输出特性 |
| 4.4 低重频皮秒脉冲光纤激光器系统设计 |
| 4.4.1 光学结构与工作原理 |
| 4.4.2 种子激光输出特性 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
（2）基于YAG晶体衍生光纤的单频激光技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪言 |
| §1.1 单频光纤激光器的应用 |
| §1.2 单频光纤激光器的实现方式 |
| §1.2.1 环形腔结构 |
| §1.2.2 DFB结构 |
| §1.2.3 DBR结构 |
| §1.3 国内外DBR单频光纤激光器的研究进展 |
| §1.3.1 国外研究进展 |
| §1.3.2 国内研究进展 |
| §1.4 晶体衍生光纤的研究进展 |
| §1.5 本论文的主要研究内容 |
| 第二章 光纤制备、表征技术及设备 |
| §2.1 光纤制备方法与设备 |
| §2.1.1 光纤制备方法 |
| §2.1.2 光纤拉制设备 |
| §2.1.3 光纤拉制参数及流程 |
| §2.2 光纤表征技术方法 |
| §2.2.1 XRD测试 |
| §2.2.2 光纤端面检测 |
| §2.2.3 光纤截面元素分析测试 |
| §2.2.4 光纤折射率分布测量 |
| §2.2.5 透射电子显微镜测试 |
| §2.2.6 传输损耗测试 |
| §2.2.7 插入损耗测试 |
| §2.2.8 吸收谱测试 |
| §2.2.9 受激发射光谱测试 |
| §2.2.10 增益测试 |
| §2.2.11 光暗化效应测试 |
| §2.3 单频激光参数测试 |
| §2.3.1 单纵模特性测试 |
| §2.3.2 线宽测试 |
| §2.3.3 强度噪声测试 |
| §2.3.4 偏振测量 |
| §2.3.5 频率稳定性测量 |
| §2.3.6 光束质量测量 |
| §2.4 本章小结 |
| 第三章 Yb:YAG晶体衍生光纤制备及表征 |
| §3.1 样品制备 |
| §3.2 样品性能表征 |
| §3.2.1 物理特性表征 |
| §3.2.2 光学特性表征 |
| §3.3 全光纤结构Yb:YAG晶体衍生光纤激光器 |
| §3.3.1 熔接优化 |
| §3.3.2 纤芯泵浦测试 |
| §3.3.3 包层泵浦测试 |
| §3.4 本章小结 |
| 第四章 基于Yb:YAG晶体衍生光纤的单频光纤激光器 |
| §4.1 976nm连续单频光纤激光器 |
| §4.1.1 增益及激光性能测试 |
| §4.1.2 DBR单频光纤激光器 |
| §4.2 1064nm单频光纤激光器 |
| §4.2.1 百毫瓦量级单频光纤激光器 |
| §4.2.2 线偏振单频光纤激光器及放大器 |
| §4.2.3 增益开关脉冲单频光纤激光器 |
| §4.3 本章小结 |
| 第五章 Er:YAG晶体衍生光纤制备及性能研究 |
| §5.1 Er: YAG晶体衍生光纤制备及表征 |
| §5.1.1 样品制备 |
| §5.1.2 样品性能表征 |
| §5.2 1550 nm单频光纤激光器 |
| §5.3 本章小结 |
| 第六章 熔融芯法技术工艺改进研究 |
| §6.1 基于熔融芯法的组分调控技术 |
| §6.1.1 管内共熔法 |
| §6.1.2 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺YAG晶体衍生光纤制备 |
| §6.1.3 样品性能表征 |
| §6.2 基于熔融芯法的扩散控制技术 |
| §6.2.1 扩散的影响因素 |
| §6.2.2 低扩散YAG晶体衍生光纤制备 |
| §6.3 本章小结 |
| 第七章 全文总结 |
| §7.1 工作总结 |
| §7.2 论文创新点 |
| §7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间参加的项目及发表的论文 |
| 附：外文论文两篇 |
| 附件 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（3）掺镱光纤光学频率梳及其关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 超快激光器发展概述 |
| 1.2 超快光纤激光器的发展 |
| 1.2.1 光纤及超快光纤振荡器的发展 |
| 1.2.2 超快光纤放大器的发展 |
| 1.3 光学频率梳基本原理和进展 |
| 1.3.1 光学频率梳基本原理 |
| 1.3.2 光纤光学频率梳的发展 |
| 1.4 光学频率梳的应用 |
| 1.5 本论文的主要研究内容 |
| 第二章 超快掺镱光纤激光器的实验研究 |
| 2.1 非线性偏振旋转锁模光纤激光器的实验研究 |
| 2.1.1 非线性偏振旋转锁模原理 |
| 2.1.2 NPE锁模光纤激光器的实验研究 |
| 2.2 SESAM锁模光纤激光器 |
| 2.2.1 SESAM锁模光纤激光器关键器件及工作原理 |
| 2.2.2 SESAM锁模光纤激光器的实验研究 |
| 2.3 全光纤结构SESAM锁模光纤激光器 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 超连续光谱产生的实验研究 |
| 3.1 超连续光谱产生原理 |
| 3.2 拉锥单模光纤的超连续光谱产生实验 |
| 3.2.1 拉锥单模光纤的模场 |
| 3.2.2 拉锥单模光纤的非线性 |
| 3.2.3 拉锥单模光纤的制作方法 |
| 3.2.4 拉锥单模光纤中的超连续光谱产生实验 |
| 3.3 光子晶体光纤中的超连续光谱产生实验 |
| 3.4 拉锥光子晶体光纤中的超连续光谱产生实验 |
| 3.5 光子晶体光纤低损耗熔接的实验 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 掺镱光纤光学频率梳的实验研究 |
| 4.1 全锁定的250 MHz掺镱光纤光学频率梳的实验研究 |
| 4.1.1 250 MHz掺镱光纤光学频率梳实验装置 |
| 4.1.2 250 MHz锁模光纤振荡器参数 |
| 4.1.3 载波包络相移频率锁定到射频参考源的实验研究 |
| 4.1.4 重复频率锁定到射频参考源的实验研究 |
| 4.1.5 光学频率梳锁定至光频参考源的实验研究 |
| 4.2 全光纤结构超连续光谱产生实验 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 应用于时频传递的工程化光纤光梳 |
| 5.1 基于光学频率梳的空间双向时频传递原理 |
| 5.2 低功率工程化掺镱光纤光学频率梳 |
| 5.2.1 改进的NPE锁模光纤振荡器 |
| 5.2.2 低功率工程化光纤光学频率梳的实验研究 |
| 5.3 高功率工程化光纤光学频率梳 |
| 5.3.1 高功率光纤光梳面临的问题及解决方案 |
| 5.3.2 高功率光纤光梳设计方案及实验结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 本论文研究内容及取得的进展 |
| 6.2 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（4）1.5 μm高功率窄线宽光纤激光MOPA关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 单频激光概述 |
| 1.2 高功率窄线宽单频激光的应用 |
| 1.3 单频窄线宽光纤激光的研究现状和发展趋势 |
| 1.3.1 功率提升 |
| 1.3.2 频率稳定 |
| 1.4 本论文的工作 |
| 第2章 1.5μm波段kHz线宽高功率光纤放大器设计 |
| 2.1 1.5μm波段光纤放大器特性分析 |
| 2.1.1 掺铒光纤放大器 |
| 2.1.2 铒镱共掺光纤放大器 |
| 2.2 铒镱共掺光纤放大器实验研究 |
| 2.2.1 实验方案 |
| 2.2.2 实验结果与讨论 |
| 2.3 基于辅助信号注入技术的铒镱共掺光纤放大器 |
| 2.3.1 实验方案 |
| 2.3.2 实验结果与讨论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于铷原子饱和吸收光谱的稳频技术 |
| 3.1 用于精密测量的单频激光 |
| 3.2 基于光纤激光倍频的780 nm激光源 |
| 3.2.1 1560nm单频窄线宽DBR激光器 |
| 3.2.2 1560nm光器倍频 |
| 3.3 基于铷原子吸收线的稳频实验研究 |
| 3.3.1 饱和吸收光谱理论 |
| 3.3.2 基于原子吸收线的锁定原理 |
| 3.3.3 频率稳定的780 nm激光实验研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 频率稳定的高功率窄线宽激光器样机研制 |
| 4.1 单频窄线宽MOPA型光纤激光器 |
| 4.1.1 全光纤MOPA结构 |
| 4.1.2 双包层光纤的熔接涂覆操作 |
| 4.2 机械结构设计 |
| 4.2.1 电学模块 |
| 4.2.2 光学模块 |
| 4.3 激光器热管理 |
| 4.3.1 光纤放大器热分析 |
| 4.3.2 光纤放大器散热措施 |
| 4.4 样机测试结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（5）面向气体探测应用的窄线宽光纤激光器研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 激光及光纤激光器概述 |
| 1.3 包层泵浦及泵浦结构 |
| 1.4 单纵模激光的实现方法 |
| 1.5 本论文内容安排 |
| 1.6 本论文主要创新点 |
| 2 高功率定波长单纵模掺铥光纤激光器 |
| 2.1 2μm激光概述 |
| 2.1.1 2μm激光应用 |
| 2.1.2 2μm激光实现方式 |
| 2.2 增益介质-掺铥石英光纤 |
| 2.3 波长选择器件-光纤布拉格光栅 |
| 2.4 高功率光纤泵浦激光器 |
| 2.5 定波长掺铥光纤激光器的光学结构及工作原理 |
| 2.6 定波长掺铥光纤激光器的激光输出特性 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 宽带可调谐单纵模掺铥光纤激光器 |
| 3.1 激光波长的调谐方式 |
| 3.2 基于法布里-珀罗腔原理的可调谐滤波器 |
| 3.3 带间泵浦的可调谐掺铥光纤激光器 |
| 3.3.1 激光器光学结构及工作原理 |
| 3.3.2 激光器输出特性 |
| 3.4 790nm泵浦的高功率可调谐掺铥光纤激光器 |
| 3.4.1 激光器光学结构及工作原理 |
| 3.4.2 激光器输出特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 宽带可调谐单纵模布里渊光纤激光器 |
| 4.1 引言 |
| 4.1.1 光纤中的受激布里渊散射 |
| 4.1.2 2μm布里渊光纤激光器进展 |
| 4.2 增益介质-高掺锗光纤 |
| 4.3 可调谐单纵模布里渊光纤激光器的光学结构及工作原理 |
| 4.4 可调谐单纵模布里渊光纤激光器的激光输出特性 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 1.65微米高功率窄线宽拉曼光纤激光器 |
| 5.1 引言 |
| 5.1.1 甲烷气体探测 |
| 5.1.2 光纤中的受激拉曼散射 |
| 5.2 1.65μm高功率拉曼连续光纤激光器 |
| 5.2.1 1541 nm高功率连续泵浦激光器 |
| 5.2.2 拉曼激光器光学结构及工作原理 |
| 5.2.3 拉曼激光器输出特性 |
| 5.3 1.65μm高功率拉曼脉冲光纤激光器 |
| 5.3.1 方案设计 |
| 5.3.2 1541 nm高功率脉冲泵浦激光器 |
| 5.3.3 拉曼激光器光学结构及工作原理 |
| 5.3.4 拉曼激光器输出特性 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 论文总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
（6）掺镱高功率窄线宽光纤激光器及单频种子源的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 高功率光纤激光器研究现状与进展 |
| 1.2.1 半导体激光器泵浦的高功率光纤激光器 |
| 1.2.2 同带泵浦技术的泵浦源及激光器系统 |
| 1.2.3 高功率窄线宽光纤激光器 |
| 1.3 单频光纤激光器研究现状与进展 |
| 1.3.1 线性腔单频光纤振荡器 |
| 1.3.2 环形腔单频光纤激光器 |
| 1.3.3 单频光纤激光器的线宽和噪声的优化 |
| 1.4 本文主要研究工作与内容 |
| 第2章 百瓦级1018 nm窄线宽线偏振光纤激光器的理论及实验研究 |
| 2.1 1018 nm窄线宽线偏振光纤振荡器的理论研究 |
| 2.1.1 线偏振掺镱光纤激光发射特性和产生机理 |
| 2.1.2 理论模型 |
| 2.1.3 数值计算 |
| 2.2 百瓦级1018 nm窄线宽线偏振光纤放大器理论研究 |
| 2.2.1 理论模型 |
| 2.2.2 数值计算 |
| 2.3 1018 nm窄线宽线偏振光纤振荡器实验研究 |
| 2.3.1 实验光路图 |
| 2.3.2 实验结果和讨论 |
| 2.4 百瓦级1018 nm窄线宽线偏振光纤放大器实验研究 |
| 2.4.1 实验光路图 |
| 2.4.2 实验结果和讨论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 单模千瓦级1030 nm窄线宽线偏振光纤激光器的理论及实验研究 |
| 3.1 1030 nm窄线宽线偏振光纤振荡器数值计算 |
| 3.1.1 数值仿真1030 nm激光振荡器输出功率及光谱 |
| 3.1.2 数值仿真1030 nm激光振荡器上能级反转粒子数 |
| 3.1.3 数值仿真1030 nm激光振荡器温度分布特性 |
| 3.2 1030 nm窄线宽线偏振光纤振荡器实验研究 |
| 3.2.1 实验光路图 |
| 3.2.2 实验结果和讨论 |
| 3.3 1030 nm窄线宽线偏振光纤预放大器数值计算 |
| 3.3.1 数值仿真1030 nm预放大器输出功率及光谱特性 |
| 3.3.2 数值仿真1030 nm预放大器温度分布特性 |
| 3.4 1030 nm窄线宽线偏振光纤预放大器实验研究 |
| 3.4.1 实验光路图 |
| 3.4.2 实验结果和讨论 |
| 3.5 千瓦级1030 nm窄线宽线偏振光纤主放大器理论研究 |
| 3.5.1 理论模型 |
| 3.5.2 千瓦级1030 nm主放大器理论计算 |
| 3.6 千瓦级1030 nm窄线宽线偏振光纤主放大器实验研究 |
| 3.6.1 实验光路图 |
| 3.6.2 实验结果和讨论 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 基于超短腔和环形腔结构的单频1018 nm光纤激光器 |
| 4.1 单频的实现原理 |
| 4.1.1 超短腔实现单频运转的原理 |
| 4.1.2 饱和吸收体实现单频运转的原理 |
| 4.1.3 单频激光器中激光输出频率的影响因素 |
| 4.2 单频光纤激光器的参数测量 |
| 4.2.1 单频运转特性的测量方法 |
| 4.2.2 单频光纤激光器线宽特性的测量原理及方法 |
| 4.2.3 单频光纤激光器RIN特性的测量原理及方法 |
| 4.3 超短腔单频1018 nm光纤振荡器 |
| 4.3.1 超短腔单频振荡器的基本概念 |
| 4.3.2 数值仿真976 nm泵浦DBR型单频1018 nm激光器输出特性 |
| 4.3.3 实验光路图 |
| 4.3.4 实验结果与讨论 |
| 4.4 环形腔单频1018 nm光纤振荡器 |
| 4.4.1 自制SMS器件波长选择特性数值模型及理论计算 |
| 4.4.2 实验光路图 |
| 4.4.3 实验结果与讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 环形腔单频1064 nm光纤激光器的研究 |
| 5.1 976 nm半导体激光器泵浦的环形腔单频1064 nm实验研究 |
| 5.1.1 实验光路图 |
| 5.1.2 实验结果与讨论 |
| 5.2 基于同带泵浦技术的环形腔单频1064 nm实验研究 |
| 5.2.1 实验光路图 |
| 5.2.2 实验结果与讨论 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 本文的总结与展望 |
| 6.1 主要工作内容和创新点 |
| 6.2 不足之处与未来的工作展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（7）基于复合式F-P腔的Er3+：ZBLAN双波段光纤激光器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究近况 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 第2章 光纤激光器的理论基础 |
| 2.1 Er~(3+)离子能级结构 |
| 2.2 Er~(3+)离子光谱特性 |
| 2.3 理论模型 |
| 2.3.1 低掺杂Er~(3+):ZBLAN光纤激光器速率方程 |
| 2.4 光纤激光器的基础技术 |
| 2.4.1 双包层掺铒氟化物光纤结构特性 |
| 2.4.2 谐振腔结构 |
| 2.4.3 双包层光纤激光器的泵浦耦合技术 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 Er~(3+):ZBLAN光纤激光器的仿真研究 |
| 3.1 仿真求解算法 |
| 3.2 仿真结果及讨论 |
| 3.2.1 光纤长度优化 |
| 3.2.2 掺杂浓度的优化 |
| 3.2.3 ESA与 ETU过程对激光器性能的影响 |
| 3.2.4 输出端反射率的优化 |
| 3.2.5 泵浦参数优化 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 Er~(3+):ZBLAN光纤激光器的实验研究 |
| 4.1 实验装置研究 |
| 4.2 实验结果与分析 |
| 4.3 猪表皮消融实验 |
| 4.3.1 实验材料 |
| 4.3.2 实验步骤 |
| 4.3.3 激光在皮肤组织表面作用的评价标准 |
| 4.3.4 实验结果分析 |
| 4.4 与10.6μm的CO_2激光对猪表皮的热影响区域对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结 |
| 5.1 研究工作总结 |
| 5.2 问题与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（8）1120nm掺镱光纤激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤激光器概述 |
| 1.1.1 光纤激光器的发展 |
| 1.1.2 光纤激光器的分类 |
| 1.1.3 光纤激光器的应用 |
| 1.2 掺镱光纤激光器的研究进展 |
| 1.2.1 高功率窄线宽掺镱光纤激光器研究进展 |
| 1.2.2 调Q运转掺镱光纤激光器研究进展 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 1120 nm掺镱光纤激光器工作原理 |
| 2.1 镱离子的能级结构和跃迁特性 |
| 2.2 包层泵浦技术 |
| 2.2.1 双包层光纤的工作原理 |
| 2.2.2 双包层光纤的泵浦方式 |
| 2.3 全保偏1120 nm光纤激光器工作原理 |
| 2.3.1 保偏光纤 |
| 2.3.2 1120nm线偏振以及双波长可切换的工作原理 |
| 2.4 调Q基本原理 |
| 2.4.1 调Q原理 |
| 2.4.2 调Q技术的实现形式 |
| 第三章 连续运转1120 nm掺镱光纤激光器研究 |
| 3.1 线偏振窄线宽1120 nm掺镱光纤激光器 |
| 3.1.1 实验装置 |
| 3.1.2 实验结果及分析 |
| 3.2 双波长可切换1120 nm掺镱光纤激光器 |
| 3.2.1 实验装置 |
| 3.2.2 实验结果及分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于硅烯可饱和吸收体的1120 nm调 Q掺镱光纤激光器 |
| 4.1 硅烯的制备与表征 |
| 4.1.1 硅烯可饱和吸收体的制备 |
| 4.1.2 材料表征 |
| 4.1.3 光学特性测试 |
| 4.2 实验装置 |
| 4.3 实验结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于二硫化钼可饱和吸收体的1120 nm调 Q掺镱光纤激光器 |
| 5.1 二硫化钼的制备与表征 |
| 5.1.1 材料的制备 |
| 5.1.2 材料的表征 |
| 5.1.3 光学特性测试 |
| 5.2 实验装置 |
| 5.3 实验结果以及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 论文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 前景展望 |
| 参考文献 |
| 在读期间公开发表的论文 |
| 致谢 |
（9）铒镱掺杂双包层铋酸盐玻璃光纤的制备及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 Er~(3+)、Yb~(3+)离子掺杂激光产生机理 |
| 1.3 Er~(3+)、Yb~(3+)掺杂玻璃光纤材料的研究进展 |
| 1.3.1 Yb~(3+)掺杂玻璃光纤材料的研究进展 |
| 1.3.2 Er~(3+)掺杂玻璃光纤材料的研究进展 |
| 1.3.3 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺玻璃光纤材料的研究进展 |
| 1.4 课题研究的目的、意义及主要内容 |
| 1.4.1 研究的目的及意义 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 第二章 Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂Bi_2O_3-GeO_2-Ga_2O_3-Na_2O系统玻璃的制备及表征 |
| 2.1 Bi_2O_3-GeO_2-Ga_2O_3-Na_2O系统基质玻璃的配方设计 |
| 2.2 Bi_2O_3-GeO_2-Ga_2O_3-Na_2O系统玻璃样品的制备 |
| 2.2.1 基质玻璃的制备 |
| 2.2.2 纤芯玻璃的制备 |
| 2.2.3 包层玻璃的制备 |
| 2.3 Bi_2O_3-GeO_2-Ga_2O_3-Na_2O系统玻璃的性能检测 |
| 2.3.1 密度测试 |
| 2.3.2 透过率测试 |
| 2.3.3 折射率测试 |
| 2.3.4 玻璃态测试 |
| 2.3.5 热学性能测试 |
| 2.3.6 吸收光谱测试 |
| 2.3.7 荧光光谱测试 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 玻璃样品光谱性能分析及匹配性研究 |
| 3.1 基质玻璃的性能分析 |
| 3.1.1 XRD分析 |
| 3.1.2 透过率分析 |
| 3.1.3 热稳定性分析 |
| 3.2 纤芯玻璃的光谱性能分析 |
| 3.2.1 吸收光谱分析 |
| 3.2.2 J-O理论分析与吸收发射截面 |
| 3.2.3 荧光光谱分析及铒镱掺杂浓度优化设计 |
| 3.3 包层玻璃与纤芯玻璃的匹配性研究 |
| 3.3.1 折射率匹配性研究 |
| 3.3.2 热学性能匹配性研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺双包层铋酸盐玻璃光纤的制备及激光性能研究 |
| 4.1 双包层玻璃光纤的结构设计 |
| 4.2 纤芯玻璃棒及包层玻璃管的制备 |
| 4.2.1 纤芯玻璃棒的制备 |
| 4.2.2 包层玻璃管的制备 |
| 4.3 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺双包层铋酸盐玻璃光纤的拉制 |
| 4.4 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺双包层铋酸盐玻璃光纤的激光性能 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（10）高功率2微米掺铥光纤激光器及其动力学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤激光器的发展历史 |
| 1.2 光纤激光器的基本原理 |
| 1.3 光纤激光器的分类 |
| 1.3.1 按照谐振腔结构进行分类 |
| 1.3.2 按照光纤结构进行分类 |
| 1.3.3 按照提供增益原理进行分类 |
| 1.3.4 按照掺稀土离子进行分类 |
| 1.3.5 按照激光时间特性进行分类 |
| 1.4 2 微米光纤激光器 |
| 1.4.1 2 微米光纤激光器的优点及应用 |
| 1.4.2 2 微米光纤激光器的研究现状 |
| 1.4.3 2 微米光纤激光器的挑战 |
| 1.5 论文的主要内容与章节安排 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 掺铥光纤激光器的基本理论和理论模型 |
| 2.1 稀土元素铥的基本特征和能级结构 |
| 2.1.1 稀土元素铥的基本特征 |
| 2.1.2 稀土元素铥的能级结构 |
| 2.2 掺铥光纤激光器的泵浦方案和理论模型 |
| 2.2.1 ~3H_6→~3H_4 泵浦方案和理论模型 |
| 2.2.2 ~3H_6→~3H_5 泵浦方案和理论模型 |
| 2.2.3 ~3H_6→~3F_4 泵浦方案和理论模型 |
| 2.3 影响掺铥光纤激光器工作性能的因素 |
| 2.3.1 掺铥光纤的基质 |
| 2.3.2 掺铥光纤的长度 |
| 2.3.3 掺铥光纤的掺杂浓度 |
| 2.4 掺铥光纤激光器的温度分布和理论模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 高功率级联泵浦2微米掺铥光纤激光器 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 实验装置及实验结果 |
| 3.3 模拟结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于光纤光栅的双波长2微米掺铥光纤激光器 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 实验装置及实验结果 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 锁模光纤激光器的基本原理与锁模技术 |
| 5.1 锁模光纤激光器的基本原理 |
| 5.2 锁模光纤激光器的锁模技术 |
| 5.2.1 主动锁模 |
| 5.2.2 被动锁模 |
| 5.2.3 混合锁模 |
| 5.3 锁模光纤激光器的特点及应用 |
| 5.3.1 锁模光纤激光器的特点 |
| 5.3.2 锁模光纤激光器的应用 |
| 5.4 本章小节 |
| 第六章 基于阶跃折射率掺铥多模光纤的2微米锁模光纤激光器 |
| 6.1 研究背景 |
| 6.2 实验结果 |
| 6.3 讨论 |
| 6.4 补充内容 |
| 6.4.1 实验装置 |
| 6.4.2 测量装置 |
| 6.4.3 激光光斑形状及大小的测量 |
| 6.4.4 横模模式及其与波长之间关系的确定 |
| 6.4.5 不同输出功率下光谱的多次测量 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结束语 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文与专利 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| 致谢 |
四、高功率F-P腔掺Yb双包层光纤激光器的性能及效率(英文)（论文参考文献）
- [1]掺镱光纤连续激光器与锁模激光器的研究[D]. 戚章泥. 浙江大学, 2021(09)
- [2]基于YAG晶体衍生光纤的单频激光技术研究[D]. 谢永耀. 山东大学, 2021(11)
- [3]掺镱光纤光学频率梳及其关键技术研究[D]. 汪会波. 西安电子科技大学, 2020(02)
- [4]1.5 μm高功率窄线宽光纤激光MOPA关键技术研究[D]. 魏珊珊. 中国科学技术大学, 2020
- [5]面向气体探测应用的窄线宽光纤激光器研究[D]. 尹韬策. 浙江大学, 2020(02)
- [6]掺镱高功率窄线宽光纤激光器及单频种子源的研究[D]. 谢兆鑫. 天津大学, 2020(01)
- [7]基于复合式F-P腔的Er3+：ZBLAN双波段光纤激光器的研究[D]. 顾小琨. 长春理工大学, 2020(02)
- [8]1120nm掺镱光纤激光器研究[D]. 刘芳芳. 山东理工大学, 2019(03)
- [9]铒镱掺杂双包层铋酸盐玻璃光纤的制备及性能研究[D]. 金丹旸. 长春理工大学, 2019(01)
- [10]高功率2微米掺铥光纤激光器及其动力学特性研究[D]. 王尧. 上海交通大学, 2016(03)