mopa结构光纤激光器时域波形优化的的研究

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1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringAStudyontheWaveformOptimizationofMOPA-StructuredFiberLaserCandidate:JiangFanMajor:OpticalEngineeringSupervisor:Prof.TangMingHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074

2、,P.R.ChinaMay,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权

3、华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要近些年来，随着光纤激光器技术的发展，越来越多的领域采用高功率的光纤激光器来替代传统的激光器。光纤激光器以其优良的光束质量、紧凑的结构、无需水冷、长寿命甚至免维护等显著特点收到了越来越多用户的青睐和关注。在光纤激光器不断占领新的市场的同时

4、，人们也在不断的改善其性能。为了得到更大单脉冲能量的光纤激光器，人们采用了MOPA结构来实现这一目标。先利用种子源产生一个能量很低的初始种子脉冲，然后通过一级或多级光纤放大器对种子脉冲进行放大，最终得到高脉冲能量的脉冲激光。在实现这一方案的过程中，种子脉冲产生的方式有多种，其中一种就是通过电路驱动半导体激光器来得到种子脉冲。与其他的方案相比，对半导体激光器进行调制更具灵活性，我们可以控制脉冲的宽度、形状、频率等等。在该方案中，调制半导体激光器产生何种形状的波形进入放大器进行放大是一个值得考虑的问题。一般情况下，方波调制产生矩

5、形输入脉冲是最简单的方法，但是，矩形脉冲进入放大器后形状会产生畸变，输出波形会变得异常尖锐。本论文的研究工作就是研究采用何种输入波形来改善激光器的输出波形，分为两个部分：一是通过速率方程来分析矩形脉冲畸变产生原因；二是通过遗传优化算法来寻找合适的输出波形来改善输入波形。通过对放大器的速率方程的求解和分析，我们发现在输入脉冲形状为矩形的情况下，除非脉冲宽度特别小并且入射脉冲信号强度很弱，否则矩形脉冲在被放大的过程中，形状将不可避免的发生畸变。为了改善输出波形，我们必须选择一个合适形状的输入脉冲，为此我们采用了遗传优化算法来寻找

6、这一合适的波形，数值仿真的最终结果表明输入脉冲形状与三次函数相符合时，输出的脉冲较为平坦。本论文的仿真优化结果通过在实习公司开展的实验研究进行比对，具备一定的实用价值，同时研究结果对改善基于LD调制的光纤激光器的输出波形具有较大的参考价值，为光纤激光器的输出波形设计提供了一定的理论指导。关键词：光纤激光器放大器波形优化遗传算法I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractInrecentyears,withthedevelopmentoffiberlaser,thehighpowerfiberlasershavebeen

7、usedtoreplaceconventionallasers.Becauseofitsexcellentbeamquality,nofluidcoolant,compactstructure,maintenance-freeandsoon,thefiberlasershaveattractedmoreandmorepeople’sattention.Whenfiberlaserscontinuetoconquernewmarkets,peopleareinsistonimprovingitsperformance.Toge

8、talargersinglepulseenergy,aMOPAarchitecturehasbeenusedtoachievethisgoal,firstly,aseedpulsewithlowenergyshouldbeproducedbyseedlaser;thentheseedpul