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《浙江大学》 2003年
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光纤相位共轭技术的理论与实验研究

周涛  
【摘要】: 为了改善高重复频率、窄脉冲的高功率DPL激光系统中由严重的热效应所降低的光束质量,采用光纤相位共轭器是可行的技术方法之一,并符合现代激光系统设计全固化和小型化的思想。而对光纤相位共轭器而言,关键问题是如何突破SBS反射率低于60%的瓶颈,并应用到重复频率大于100Hz、脉冲窄于30ns的激光系统中获得较高的稳定性和较好的相位共轭效果。 为此,本文第二章在分析了多模石英光纤作为相位共轭介质和其它介质的异同的基础上,首次为光纤相位共轭器建立了多纵模激光泵浦下的受激布里渊散射(SBS)理论模型。成功解释了激光线宽、纵模间隔与数目对光纤中SBS过程的影响,并通过数值计算分析了SBS阈值、反射率、相对稳定性、保真度等性能参数随着注入激光能量、脉宽以及光纤长度、芯径的变化趋势。 第三章在重复频率100Hz、脉宽15~47ns可调的DPL系统中,实验研究了不同芯径、长度的光纤在不同能量、脉宽的激光泵浦下SBS阈值、反射率等性能参数等变化趋势,实验结果和理论分析一致。应用φ200μm光纤经双通放大最高可获得57%的能量反射率、85%的相对稳定性以及92%的相位共轭保真度,并观察到激光系统的输出光束质量被显著改善。将光纤相位共轭镜应用于四通放大结构中,有效抑制了放大级中的放大自发辐射引起的自激振荡现象,使得自激振荡输出能量从12mJ降低到能量计最小精度以下。应用φ200μm光纤获得了21mJ的四通放大输出能量并在能量反射率10%的情况下获得了高达8.6倍的脉冲压缩比。 为了获得更高的能量反射率和稳定性,我们自行设计了一种新型的锥度光纤,并应用于LD泵浦的双通放大DPL系统中;实验表明:应用锥度光纤相位共轭器可以获得高达85%的能量反射率和90%的相对稳定度。 由于泵浦激光的线宽对SBS反射率有显著影响,而利用单纵模、高重复频率运转的脉冲微片激光器作为DPL系统种子光源来提高激光系统单色性是一种可行的技术方案。因此本文还分别对采用Cr~(4+):Nd~(3+):YAG实现被动调Q和预泵浦技术实现增益调Q的脉冲微片激光器进行了理论和实验研究。第五章中在考虑了腔内光子和反转粒子数空间分布对速率方程影响的基础上,对原有被动调Q理论进行修正,并深入分析了泵浦光聚焦参数对LD端面泵浦的平—平腔微片激光器性能的影响。通过实验研究,在φ6mm×1mm的Cr~(4+):Nd~(3+):YAG微片激光器上获得了脉宽<6ns、重复频率>100kHz、稳定的1064nm激光脉冲序列,并和理论计算结果比较。相比原有理论,修正后理论的计算结果更符合实验数据。此外,利用预泵浦技术在Cr~(4+):Nd~(3+):YAG微片激光器上实现了重复频率1~1kHz可控的脉冲输出,并在φ20mm×1mm的Nd~(3+):YVO_4晶体上应用增益调Q 浙江大学博士学位论文 技术获得了脉宽80us的激光脉冲。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TN253

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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2 李通;赵智刚;陈军;刘崇;崔玲玲;童立新;高清松;唐淳;;锥度光纤受激布里渊散射相位共轭特性的参数优化[J];中国激光;2011年11期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 赵智刚;高功率端面泵浦基模固体激光器及光纤相位共轭镜改善光束质量研究[D];浙江大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前9条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王志平;非线性介质中光学现象的量子调控[D];中国科学技术大学;2011年
2 杜国龙;全固态离子注入波导晶体切伦科夫型二次谐波理论及激光特性研究[D];山东大学;2011年
3 张晓磊;多芯光纤激光器及新波长固体激光器[D];山东大学;2011年
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10 陈吉欣;掺镱双包层光纤激光器研究[D];电子科技大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张婷婷;单池双光束布里渊散射放大研究[D];南昌航空大学;2010年
2 赵晓宏;Cr~(4+):YAG晶体的生长与缺陷分析[D];长春理工大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 李通;赵智刚;陈军;刘崇;崔玲玲;童立新;高清松;唐淳;;锥度光纤受激布里渊散射相位共轭特性的参数优化[J];中国激光;2011年11期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 潘孙强;高功率固体激光振荡器与放大器光束质量控制技术研究[D];浙江大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李通;应用于大功率LD泵浦MOPA中的光纤SBS研究[D];浙江大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
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7 刘德福;光纤连接器端面研磨抛光机理与规律研究[D];中南大学;2008年
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7 徐钰山;荧光寿命型光纤温度传感器的性能与实验研究[D];武汉理工大学;2013年
8 彭琪;棱镜型光纤液体折射率传感器的研制[D];中北大学;2014年
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10 陈佳妹;基于马赫-增德尔干涉仪的光纤周界防护系统的研究[D];燕山大学;2012年
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