掺tm3+全光纤激光器的研究

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1、分类号学号M201173009学校代码10487密级硕士学位论文3+掺Tm全光纤激光器的研究学位申请人：叶宝圆学科专业：光学工程指导教师：杨旅云副教授答辩日期：2014.1.10万方数据ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringStudyontheAllFiberThuliumDopedFiberLaserCandidate:YeBaoyuanMajor:OpticalEnginee

2、ringSupervisor:Assoc.Prof.YangLuyunHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,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：

3、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3+输出波长处在2μm波段的高功率掺Tm光纤激光器由于其

4、效率高、光束质量好、稳定性高、体积紧凑，以及对人眼安全、处在水吸收峰和“大气窗口”等特性，在生物医学，激光探测、遥感、光通信，材料处理，军事等领域具有广阔的应用前景。本论3+3+文的目的是利用本团队自主研发的掺Tm双包层光纤制作一台30W掺Tm全光纤激光器样机。3+本论文首先介绍了掺Tm全光纤激光器中的关键结构和器件：线性全光纤结构谐振腔、光纤光栅、双包层光纤、光纤合束器的基本原理，为后续全光纤激光器样机实验做理论准备。3+3+从石英基质光纤中Tm的能级出发，分析了Tm之间的相互作用和三种泵浦跃迁333+3+机制，在H6→

5、H4泵浦机制下，模拟计算了掺Tm双包层光纤长度和Tm掺杂浓度3+对泵浦光和激光在光纤中轴向分布的影响，计算了理论最佳掺Tm光纤长度和最佳3+Tm掺杂浓度。在此理论工作基础上，应用改进的化学汽相沉积法（MCVD）工艺，采用汽液相3+混合掺杂技术制备了掺Tm光纤预制棒，并用光纤拉丝塔制备了掺杂浓度、高性能掺3+Tm光纤，在793nm处吸收系数高达4.408dB/m。在样机制作实验中，解决了激光器3+的热管理，光纤端面制备、光纤熔接、光纤涂覆，掺Tm光纤长度优化等技术难题。3+3+进行了温度对掺Tm光纤激光器性能影响实验和掺Tm

6、光纤长度优化实验，在温度为3+25℃环境中，掺Tm光纤最优长度为3.6m，经低反光栅输出的最高功率为40.1W，阈值为1.1W，斜率效率达到63.47%，激光峰值波长为2002nm，光谱高宽3.926nm。实验中并没有观察到明显的ASE现象，继续增加泵浦功率，预计会得到更高的激光功率。3+3+使用国产掺Tm光纤成功研制30W掺Tm全光纤激光器样机一台，输出功率30.7W，斜率效率为59.86%，激光峰值波长为2002.14nm，光谱高宽3.682nm。3+关键词：掺Tm光纤全光纤激光器激光二极管光纤光栅光纤合束器I万方数据

7、华中科技大学硕士学位论文AbstractThehighpowerthuliumdopedfiberlaser(TDFL)whichoutputwavelengthlocatedat2μmbandhasmanycharacteristics:highefficiency,goodbeamquality,highstability,compactsize.Itoperatesatoneofwater’sabsorptionpeaksandlocatedateye-saferegionand“atmosphericwindow”

8、.SotheTDFLhasbroadapplicationprospectsinbiomedicine,laserdetection,remotesensing,opticalcommunications,materialsprocessing,formilitaryandsoon.Thepurpose