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F-P腔及DFB结构掺Yb~(3+)光纤激光器研究

梁丽萍  
【摘要】:掺Yb光纤激光器具有宽吸收谱、宽增益带和调谐范围,且上 能级寿命长,泵浦效率高,适合于性能成熟的LD泵浦等。再加之 作为光纤激光器所具有的低阈值、高增益、连续输出特性,以及小 体积、便携式、集成化特点和可灵活弯曲的光波导结构等特性,使 掺Yb光纤激光器具有广阔的发展前景 本文第一章介绍了光纤激光器的基本结构及特性。由于光纤 光栅是光纤激光器件中的重要元件,第一章也详细介绍了光纤光栅 的特性及制作方法。 第二章研究分析了光纤光栅分布反馈(distributed-feedback── DFB)结构光纤激光器的模谱及阈值特性,并首次推导了能同时描 述光纤光栅均匀DFB结构及光纤光栅相移DFB光纤激光器阈值的 公式。 第三章研究了自由运行条件下,掺Yb光纤F-P腔光纤激光器 的特性。研究表明,由于掺Yb光纤具有宽增益谱特性,驻波腔结 构导致的增益空间烧孔效应很容易在掺Yb光纤激光器中引起多波 长振荡。最多时,能观察到三波长激光振荡,相邻波长间距为10nm。 l 当腔内有光纤光栅作滤波元件时,增益空间烧孔效应将在光纤 光栅反射带宽范围内导致多波长振荡。在第四章,掺Yb光纤F-P 腔激光器中使用了光纤光栅。增益空间烧孔效应导致间距为约 0.15nm的多波长振荡。 在55.2中,推导了描述掺Yb光纤可饱和吸收效应的公式。理 论研究表明,信号激光越强所遭遇到的可饱和吸收系数越小。首次 从理论中发现准四能级介质对信号激光的可饱和吸收系数与温度有 关,随着温度升高,可饱和吸收系数增大。首次通过实验定性地证 明了以上结论。在95.2描述了以上实验及结果。 由于单纵模激光在许多领域有重要应用,我们对掺Yb光纤单纵 模激光器进行了深入研究。 在驻波腔结构中,未泵浦掺Yb光纤中存在可饱和吸收空间烧 孔效应。该效应则有利于补偿增益空间烧孔效应,并有利于获得单 纵摸激光输出。首先,采用FI腔结构,利用一段长度为Zm,浓 度较高的掺Yb光纤,由于上述效应而获得了smw单纵模激光输 出。在以上实验中,单纵模出现的几率与泵浦功率大小有关。当 泵浦功率超阈度适中时,单纵模出现的几率最大。光纤长度也会影 响单纵模出现的几率。 用 193urn准分子激光,采用相位掩模法,在掺 Yb光纤中直接 刻写光栅,获得了 DFB掺 Yb光纤激光器。在 9 7.l中,当泵浦功 率在阈值附近时,均匀DFB光纤激光器实现了单纵模运行。 > 2/“ 由于了相移DFB光纤激光器具有良好的单纵模运行稳定性。 我们制作了相移近似了的DFB掺Yb光纤激光器。利用这一结构我 们获得了较为稳定的1053urn单纵模激光输出。激光输出功率约 linW o


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