硫化物光纤激光器中的拉曼特性基础研究

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1、■ＵＮＴＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ，苗硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ；；漏Ｊ■论文题目硫化物光奸激光器中的掠曼恃性欄妍究ＴＢ学科专业光学工程ｍ学号２０１３２１０５０２１７ｓＨ作者姓名刘聪１指导教师刘永教授分类号密级注1UDC学位论文硫化物光纤激光器中的拉曼特性基础研究（题名和副题名）刘聪（作者姓名）指导教师刘永教授电子科技大学成都（姓名、

2、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业名称光学工程提交论文日期2016.4.6论文答辩日期2016.5.17学位授予单位和日期电子科技大学2016年06月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号BASICRESEARCHONRAMANEFFECTOFCHALCOGENIDEGLASSFIBERLASERSAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:OpticalEngineerin

3、gAuthor:LiuCongSupervisor:Prof.LiuYongSchool:SchoolofOptoelectronicInformation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。及取得的研究成果据我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方夕ｈ论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它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说明并表示谢意。■作者签名：

4、＾ｆｅ日期；矣年５月＾日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可ｙＡ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：：＾导师签名《日期：年＾月＾日摘要摘要光纤拉曼激光器是受激拉曼散射现象的一个重要应用。它采用光纤为增益介质,利用非线

5、性光学效应中的受激拉曼散射，通过采用不同波长泵浦源泵浦，可获得定向更长Stokes波长输出，理论上输出波长可以拓展到任意波段，且可调谐波长范围大。在与传统化学激光器和固体激光器相比，光纤拉曼激光器有着光束质量优良、体积小、转换效率高、散热效果佳等优势。传统的基于石英光纤的拉曼激光器，由于石英光纤的高声子能量，导致激光器输出波长受限在2μm以内，而大于2μm的中红外激光在国防、医疗、光通信及材料加工等领域显示出巨大的应用前景。具有高非线性系数和低声子能量的硫化物光纤作为一种新型的中红外光纤，越来越成为光纤拉曼激光

6、器中的研究热点。本文对基于硫化物光纤激光器的拉曼特性进行了理论仿真和实验研究，主要内容概括如下：首先，介绍了光纤激光器的分类和中红外激光的应用，介绍了光纤拉曼激光器的分类、特点及国内外研究历史及现状，介绍了受激拉曼散射原理、拉曼增益系数和拉曼阈值，阐述了典型的线型一阶和二阶光纤拉曼激光器的基本结构和工作原理，并逐一介绍了光纤拉曼激光器的三要素：泵浦源、拉曼光纤和谐振腔。其次，建立了基于As-Se光纤的3μm输出一阶和二阶拉曼激光器的理论模型，对一阶硫化物光纤拉曼激光器利用MATLAB软件直接采用四阶龙格库塔法建

7、模仿真，对二阶硫化物光纤拉曼激光器采用多维并行打靶法寻找初值并结合四阶龙格库塔法建模仿真。在获得泵浦光及双向Stokes光在谐振腔内的功率分布基础上，对这两种拉曼结构从泵浦光、光纤长度、Stokes光输出耦合反射率、输入耦合反射率、光纤损耗等进行了参数最优化和深入分析，证实基于硫化物光纤的拉曼激光器获得中红外Stokes波长是行之有效的。最后，选取现有硫化物光纤As-S光纤作拉曼光纤，以1981nm掺铥光纤激光器为泵浦源，搭建了空间光结构光纤拉曼激光器实验系统，对实验结果进行了分析，并结合理论仿真，给出最优化实

8、验方案。关键词：光纤激光器，光纤拉曼激光器，受激拉曼散射，中红外激光器，硫化物光纤IABSTRACTABSTRACTRamanfiberlasers(RFLs)isoneofthemostsignificantapplicationsofstimulatedRamanscattering(SRS)inopticalfibers.Usingfibersastheirgainmediumt