双包层光纤激光器及放大器研究

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1、南开大学博士学位论文双包层光纤激光器及放大器研究姓名：李丽君申请学位级别：博士专业：光学指导教师：袁树忠;刘艳格20050301摘要摘要利用包层泵浦技术能够将大功率的多模泵浦光有效地耦合到双包层光纤中，提高了光一光转化效率，降低了成本，使大功率光纤激光器和光纤放大器的实现成为可能。对双包层光纤激光器和放大器的研究工作，必将推动他们在光纤通信、工业、航空航天、生命科学、精密仪器、数据业务等领域获得更广泛的应用。同时，这种发展也需要对双包层激光器和放大器在结构、器件体积、稳定性、线宽和输出功率等性能的完善进行研究。基于上述情况，结合

2、国家自然科学基金重点项目“双包层光纤光子器件及其应用研究(批准号：60137010)”和科技部863计划资助项目“通信领域高效、高功率包层泵浦光纤激光器件(2003AA312100)”，以双包层光纤激光器和放大器为主要研究对象，主要工作如下：一、对多种双包层光纤进行载氢，实验研究了载氢后的双包层光纤的光敏性，得出双包层光纤有效折射率、折射率调制随紫外曝光量之间的关系曲线。二、以载氢双包层光纤光敏性的实验研究为依据，在双包层光纤上利用相位掩模法制作了多种反射率的双包层布拉格光纤光栅，光栅的最高反射率可以达到99．9％。并利用二次曝

3、光法在双包层光纤上制作了Moir6光纤光栅。利用Moire光纤光栅制作了掺Yb”双波长双包层光纤激光器。三、在不同温度下对载氢双包层布拉格光纤光栅进行退火，对其衰变过程进行了实验研究，并得到实验曲线，该实验结果对研究双包层光纤光栅的温度、反射波长、衰变时间等特性具有指导意义。四、理论和实验研究了双包层光纤光栅的谐振非线性特性，利用在双包层光纤内包层中传播的很强的剩余泵浦光使双包层光纤光栅产生谐振非线性效应，实验观测到了随着泵浦光的增强而导致的光栅反射波长的变化。五、对内包层截面形状为矩形的双包层光纤光栅在应力作用下的双折射效应进

4、行了理论和实验研究。利用自制的装置对光栅的短轴施加应力，实验观察到了这种光纤光栅的双折射现象，实验中通过调节偏振控制器观察到两个相互垂直的线偏振光所对应的布拉格波长间隔随应力的增加而变大，间隔最大可达O．8rim。研究了两个偏振方向光所对应布拉格波长向长波漂移量与应力间的关系曲线。并利用该双包层光纤光栅做为输出腔镜研制了波长可调谐输出的掺Yb”双包层光纤激光器。南开文学博士学位论文六、实验研制了双包层光纤光栅选频掺Yb3+双包层光纤激光器、全光纤腔掺Yb3+双包层光纤激光器。激光器输出窄线宽，最小线宽

5、激光信噪比大于40dB。七、构造了一个全光纤的Er3+_yb3+共掺双包层光纤激光器，用光纤光栅选频，得到了波长在1550nm附近的窄线宽(0．2rim)，信噪比大于50dB，稳定的激光输出。并且分别用4％反射率的光纤端面和不同反射率的光纤光栅作为激光器的输出腔镜，实验研究了激光器的输出功率及斜率效率与后腔镜反射率的关系。得出了随着后腔镜反射率的增加激光输出功率及斜率效率降低的实验结果，该实验结果与理论分析相吻合。得到波长在1550rim附近输出激光功率达1．6W。八、实验研究了基于锥形光纤束(TFB)泵浦耦合器的全光纤化铒镱共

6、掺双包层光纤放大器。当最大泵浦功率约为6W时，在1550rim波长处得到了最大2．11W的高功率输出，功率转化效率达34．44％，1541rim附近得到了最大2．182W的饱和输出功率，功率转化效率高达35．63％。从1539．t565nm，当功率为20row的单信号输入时，信号经放大后的输出功率均大于2W，放大器的平均增益大于20dB，且具有较好的增益平坦性，不平坦度小于0．3dB，可以保证放大器对不同波长的信号进行同等程度的放大输出，1550nm附近噪声指数小于6dB。关键词：双包层布拉格光纤光栅，光敏性，双包层光纤激光器，

7、线形腔光纤激光器，双折射效应，谐振非线性效应，掺Yb3十，Er3+．Yb3+共掺，双包层光纤放大器。攻读博士学位期间参加的研究项目1．国家自然科学基金重点项目“双包层光纤光子器件及其应用研究(批准号：60137010)”。2．科技部863计划资助项目“通信领域高效、高功率包层泵浦光纤激光器件(批准号：2003AA312100)”。IIABSTRACTOnewellknownadvantageofthedouble—cladgeometryisthatfacilitatespumpingbyhigh—powerlaserdiode

8、s．Fiberlasersandamplifiersusingthecladding—pumpingmethodareabletohandleveryhighopticalpower．Thestudiesonthedouble．eladfiberlasersan