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激光腔及泵浦反射系数对双包层泵浦光纤激光器影响的分析

史明泉  
【摘要】: 双包层光纤激光器目前可谓是光纤激光器家族的佼佼者,它使用包层泵浦技术使光纤激光器摆脱了小功率器件的地位,把输出光束的大功率、高质量,和光纤激光器的一切优点集于一身,又因其在光通信、航空航天、精密机械加工等诸多领域得到广泛应用,所以不断受到人们的关注。 本文的研究目的是:通过对双包层光纤激光器模型的仿真,寻找出为进一步改进双包层泵浦光纤激光器性能的切实可行的措施。 分析了双包层泵浦光纤激光器的结构、特点以及耦合方式,同时对国内外光纤激光器领域内的研究现状和发展方向进行了综述。 以三能级系统为例,分析了双包层光纤激光器的理论模型和理论计算方法;最后补充了带泵浦反射的包层泵浦光纤激光器理论模型。 根据光纤激光器的三能级系统的速率方程,对双包层泵浦光纤激光器模型进行了仿真,分别研究了输入端反射系数R_1、输出端反射系数R_2和泵浦反射系数R_3对双包层泵浦光纤激光器性能的影响。 本文得出的结论: 采用大的输入端反射系数R_1能够缩短光纤激光器的最佳长度;能够提高光纤激光器的输出功率,但是幅度很小,同时,也可以小幅度的提高光纤激光器的斜率效率。综上所述,采用大的输入端反射系数R_1主要是为了缩短光纤激光器的最佳长度,但是对其他性能没有反作用,从而可以提高光纤激光器的性能。 采用小的输出端反射系数R_2能够得到较大的输出功率和斜率效率,但同时也使得光纤激光器的最佳长度变大了。因此,一般情况下,为了达到更大的激光输出,包层泵浦光纤激光器输出端优化的反射系数很小。 采用泵浦反射镜可以提高泵浦光的利用率,从而提高效率;提高了包层泵浦光纤激光器的输出光功率;同时也降低了包层泵浦光纤激光器的最佳长度;提高了光纤激光器的斜率效率。


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