掺铥光纤激光器.研究

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1、学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：基叁多岛导师签签字日期：矽7年／2月巧E1签字日期同』E鏖窑迪厶璺亟±堂位迨塞蕉创世虚明独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他

2、人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：蚴签字日期：刎年他月髟Ft致谢本论文的工作是在我的导师裴丽教授的悉心指导下完成的，裴丽教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来裴丽老师对我的关心和指导。裴丽教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向裴丽老师表示衷心的谢意。宁提纲教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的

3、宝贵意见。在此表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期间，张应禄、胡传飞等同学对我论文中的仿真研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。』E立銮堑厶堂亟±堂位：

4、金室I!矗1引言随着掺稀土光纤激光器的只益发展，研究技术和水平的逐步提高，使得掺Tm3+光纤激光器的研究取得重大进展。本章主要从掺TmH光纤激光器的研究进展、特点、应用以及国内外的研究现状进行了总体概述和分析，并就掺TmH光纤激光器课题研究的背景、意义，以及本文所做的主要工作做了分析总结。1．1掺铥光纤激光器的

5、研究进展EliasSnitzer于1963年在玻璃基质中掺杂钕离子(Nd”)所制成的光纤激光器，揭开了人们对掺杂光纤作增益介质的光纤激光器的研究。20世纪70年代以来，人们在光纤制备技术以及光纤激光器的泵浦与谐振腔结构的探索方面取得了较大进展。而在20世纪80年代中期英国南安普顿大学掺饵(E，)光纤的突破，使光纤激光器更具实用性，显示出十分诱人的应用前景。80年代后期以来，掺稀土元素光纤激光器以其独特的封闭式波导结构、高增益、较宽的激光振荡带宽、低泵浦闽值功率等优点，日益引起国际学术界的重视，对掺稀土元素光纤及其激光特性的研究已成为光纤通讯领

6、域一个热门的研究方向。近年来，人们对稀土掺杂光纤激光器与放大器显示出非常浓厚的兴趣，在可见光尤其是近红外区的光纤激光的产生与放大已取得了巨大进展并获得广泛应用fl}。早在19世纪60年代初期，人们就已经对铥离子(1-m3+)在晶体和玻璃中的光谱特性有了很好的了解。近年来，随着掺Yb”、Nd3+、E，光纤激光器的迅速发展，掺Tm”光纤激光器也获得了长足的发展。从原来的单包层掺Tm”光纤连续波输出毫瓦量级发展到双包层掺Tm”光纤上百瓦连续波输出已经产品化，在效率、光束质量、常温工作和小型化方面都有很大的进步。上世纪80年代末期和90年代初，单包层

7、掺Tm3+光纤激光器已经获得了毫瓦到瓦量级的连续波输出【2,3,41。当时泵浦光源大多为小功率输出波长为1．0641．tm的YAG激光器和波长790nm附近的激光二极管和染料激光器；光纤则大多数是以硅和氟化物为基质的单模光纤。这些都限制了当时光纤激光器的输出功率。随着90年代中期包层泵浦光纤激光器技术和大功率半导体激光器作为泵浦源技术的发展，1998年英国曼彻斯特大学的JacksonSD和KingTA用掺杂浓度1．85wt．％的双包层掺Tm”硅基光纤(内包层为矩形200pmx501am，纤芯直径17p．m)，在输出波长790rim二极管激光阵

8、列作为泵浦源的情况下，获得了波长21ttm连续波5W的激光输出，斜率效率达N3l％【5】。2000年英国南安普敦大学的NilssonJ等用掺杂浓度为2．2wt．％』E塞銮迪厶堂亟±堂位盈塞iI盏的双包层硅基光纤和双端泵浦方式实现了斜率效率46％的14W连续波输出【oJ，同时又用光栅选波长技术实现了激光波长1870～2040“m可调谐激光输出，调谐范围内连续波功率大于5W，采用的光纤内包层为D型、直径200pm、纤芯直径20uml7J。最近东京大学在基于单包层环形腔光纤激光器技术的基础上，将掺Tm”光纤的输出端磨成450角放在输入端，与输入端光

9、纤准直，实现了双包层环形腔11．5W的连续波输出【8】。现在德国IPG光子公司网站报道的采用输出980hm半导体激光阵列作为泵浦源，用光纤溶锥泵浦技术和光纤光栅谐振