掺镱双包层光子晶体光纤激光器的理论及实验研究

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1、岁参未交万方数据硕士学位论文赡乞彳．一掺镱双包层光子晶体光纤激光器的理论及实验研究Theoreticalandexperimentalstudyoftheyb3+-dopeddouble．claddingphotoniccrystalfiberlaser作者：刘宗华导师：郑义(教授)北京交通大学北尿父通大字2014年6月万方数据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，提供阅览服务，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

2、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：文·l11录华签字日期：20lZ4．年6月16日泛w∥0汐劲年够：o名：2签期师日导字签万方数据学校代码：10004北京交通大学硕士学位论文密级：公开掺镱双包层光子晶体光纤激光器的理论及实验研究Theoreticalandexperimentalstudyoftheyb3+-dopeddouble．claddingphotoniccrystalfiberlaser作者姓名：刘宗华导师姓名：郑义学位类别：理学学号：11121772职称：教授学位级别：硕士学科专业：凝聚态物理研究方向：激光与太赫兹技术北京交通大学20

3、14年6月万方数据致谢本论文的工作是在我的导师郑义教授的悉心指导下完成的，郑义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，在郑义教授无微不至的关怀下，我才得以完成本论文工作，感谢他对我的教导和培养。在实验工作及撰写论文期间，我的老师彭继迎、郑凯，我的师兄沈建平、惬天忠、陈德熙，我的师姐姜凌红、母小云，和我的师弟李祚涵、刘正涛等对我的学习和实验工作给予了热情帮助，他们乐于助人的精神使我深深感动，在此向他们表达我的感激之情。此外，感谢我的家人和我的朋友们，他们一直以来的关心和帮助使我完成学业，他们对我的支持使我更加坚持不懈的努力，在这里深深的感谢他们。尤其是我的父母，他们含辛茹

4、苦，省吃俭用，只为我IliON完成学业，我无法用言语去形容这份爱和关怀，只愿他们永远平安健康!再次感谢所有帮助和关心我的人。万方数据摘要双包层光子晶体光纤具有许多传统光纤难以企及的优良特性，像无限单模传输和大模场面积，其作为高能光纤激光器的增益介质具有重要的应用潜力和研究意义。本论文分别从理论和实验两个方面介绍了我们实验室对光子晶体光纤激光器的一些研究和探索。介绍了光子晶体光纤的结构、基本导光原理及其特性，并利用有限元法分析了实验用国产掺镱双包层光子晶体光纤的模场分布；理论计算了光子晶体光纤的有效模场面积、纤芯数值孔径、非线性系数，归一化频率和色散特性。简要介绍了光子晶体光纤激光器的基本

5、原理和主要的泵浦方式，并基于连续波双包层光纤激光器的稳态速率方程对掺镱双包层光子晶体光纤激光器的功率传输特性进行研究；然后借助Matlab探讨了不同的泵浦方式对激光器的输出特性的影响，为掺镱双包层光子晶体光纤激光器的优化设计提供参考依据。对掺镱双包层光子晶体光纤激光器进行了实验研究。首先采用NKT公司的掺镱双包层光子晶体光纤作为增益介质，研究了不同的泵浦方式对激光器输出特性的影响：前向泵浦的斜率效率是10％，而后向泵浦的是13％。然后再采用国产掺镱双包层光子晶体光纤作为增益介质，研究了后向泵浦时在不同腔结构下的激光器的输出特性：利用平面镜做后腔镜时，存在模式竞争现象，激光输出线宽约lOn

6、m，激光输出斜率效率为9％，而利用平凹镜做后腔镜时，模式稳定，激光输出线宽约5hi，激光输出斜率效率为11％。关键词：激光技术；光纤激光器；国产掺镱光子晶体光纤；有限元法；速率方程；泵浦耦合；波导谐振腔万方数据ABSTRACTDouble-claddingphotoniccrystalfiber(DC—PCF)hasalotofexcellenttraits，suchastheendlesslysinglemodeandlargeeffectivemodearea,thusithasconsiderablyimportantpotentialapplicationandresearchs

7、ignificanceintheareaofhighpowerfiberlasers．Inthispaper,theoreticalanalysisandexperimentalresearchonYb3+-dopedDC--PCF(YD-·DC··PCF)laserswereinvestigatedrespectively．Weintroducedthebasicstructure，lightguidingtheoryandspe