高功率掺镱双包层光纤激光器的研究

《高功率掺镱双包层光纤激光器的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、西南交通大学硕士学位论文高功率掺镱双包层光纤激光器的研究姓名：李敬钦申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：潘炜20080201西南交通大学硕士研究生学位论文第f页摘要高功率光纤激光器是集结了激光二极管光纤模块及其泵浦技术、双包层光纤制作技术及光纤光栅技术于一身的新型激光器技术，在通信、工业加工、军事、激光印刷、医疗等领域有着重要的应用前景，近年来，双包层光纤激光器(DCFL)已成为国际激光界的一个研究热点。由于特殊的双包层结构，DCFL能将更高的泵浦功率耦合到光纤中，得到高功率的激光输出。目前，影响DCFL输出功率进一步提高的主要因素有

2、热效应和非线性效应等。．本文概述了光纤激光器的发展历史、最新研究现状及发展方向，结合镱离子的吸收及发射特性，建立了高功率掺镱DCFL的稳态速率方程模型，并数值模拟了泵浦吸收系数、增益光纤长度、腔镜反射率和信号光损耗系数对DCFL输出特性、阈值特性和增益特性的影响，得到了一些有用的结论，为设计掺镱DCFL提供了理论依据。针对高功率掺镱DCFL中泵浦光沉积所导致的热效应问题，考虑了以聚合物为材料的外包层结构，基于一维热传导方程和平面应变各热应力分量表达式得到了DCFL内部各个区域的温度分布和热应力分布，并模拟分析了泵浦光吸收系数、纤芯半径、包层半径、

3、对流换热系数、光纤长度、泵浦波长、泵浦方式对光纤激光器温度场和热应力场的影响。针对高功率掺镱DCFL的非线性效应问题，深入研究了其中的受激拉曼散射(SRS)效应。讨论了SRS的产生机理、并理论推导了SRS的阈值特性和增益特性表达式。在原有稳态速率方程模型的基础上，引入斯托克斯光速率方程，建立了包含SRS效应的数学模型。通过该数学模型，利用打靶法，模拟了高功率掺镱DCFL存在SRS效应时的输出特性，分析了光纤半径、增益光纤长度、泵浦光波长、腔镜放射率对SRS效应的影响，讨论了不同泵浦方式(单端泵浦、双端泵浦)下存在拉曼效应时光纤激光器中的信号光和斯

4、托克斯光分布。利用已有的实验结果对理论模型进行了对比和验证。所得出的结论为优化高功率掺镱DCFL结构，减小SRS效应的影响提供了理论依据。关键词：双包层光纤激光器：热效应；受激拉曼散射；输出特性；镱掺杂；西南交通大学硕士研究生学位论文第1l页AbstractHighpowerfiberlaserisanovellasertechnologythatcombinesLDfibermodulesanditspumptechniques，double-cladfiberfabricationtechnologyandfibergratingtechni

5、ques．Fiberlaserhasanimportantapplicationforegroundinmanyfieldssuchascommunications，industrialprocess，militaryaffairs，laserpriming,medicaltreatment，etc．Double-cladfiberlaserhasbecomearesearchfocusininternationallaserdomainrecently．Becauseofthespecialdouble-cladstructure，muchmo

6、repumppowercallbecoupledintothefiberandgetmuchhigheroutputpower．Atpresent，thethermaleffectandnonlineareffectalethemainconstraintstogethigheroutputpower．Thehistory,recentresearchstatusanddevelopmentaldirectionaresummarizedinthispaper．Integratedtheabsorptionandemissioncharacter

7、isticsofrare—ea／'th-ions，thesteady-staterateequationsmodelofhighpwerytterbiumdopeddouble·cladfiberlaser(DCFL)isestablished，andtheinfluencesofpumpabsorptioncoefficient，fiberlength,thereflectivityofpumppowerandsignallossonoutput，threshold,gaincharacteristic．，theusefulresultswhi

8、chprovidetheoreticalbasisareobtained．Aimingatthermaleffectproducedby