近年来,大气污染越来越严重,对大气的监测变得尤为重要,而激光雷达作为大气监测的重要工具,发展越来越迅速。随着激光雷达应用领域的推广,其对光源的要求也越来越严格。希望激光光源的输出功率高、光束质量好、使用寿命长且工作波长要处于人眼安全波段,1.6微米铒镱共掺光纤激光器符合这些特点。首先,铒镱共掺光纤的工作波段在1535 nm至1620 nm,1.6微米属于该波段;其次,1.6微米是人眼安全波段,对烟雾的穿透能力强,适合用于雾霾天气;最后,全光纤激光器效率高,结构紧凑,性价比高且容易维护。全光纤的激光器一般有两种结构,其一是用光纤光栅和增益光纤形成激光器谐振腔,其二是对种子光进行功率放大。本论文就是通过模拟与实验对1.6微米铒镱共掺光纤激光器的两种结构进行了研究,具体工作如下:1.本论文研究了铒镱共掺光纤激光器的背景与发展历史,对限制铒镱共掺光纤激光器功率提高的原因进行了分析,并提出解决方案。分析了铒镱共掺光纤的能级结构并推导速率传输方程组,列出详细的计算公式。2.模拟仿真:第一,对前向泵浦光纤光栅结构的功率传输方程组进行了仔细的推导,结合数值模拟优化光栅的最佳反射率与铒镱共掺光纤的最佳长度。根据设计的混合泵浦的结构,通过仿真软件进行了数值模拟,通过对泵浦功率与光纤长度进行分配,得到了最优化的混合泵浦方式。第二,对前向泵浦种子光主震荡功率放大结构的功率传输方程组进行了推导,数值模拟分析信号光功率、泵浦光功率在铒镱共掺光纤中的分布情况,得到了最佳的铒镱共掺光纤长度与最佳的输入信号光功率。基于三种泵浦结构与二级放大的结构,通过光学软件进行模拟仿真,比较了四种结构激光输出功率、增益、放大自发辐射功率与泵浦功率的关系,最佳的种子光放大结构是二级放大结构。3.实验研究:第一,对于搭建的光纤光栅结构下的激光器,所用铒镱共掺光纤长度分别用了2.6 m与2.4 m,最后得到的激光波长为1599.6 nm,3-d B带宽为0.06 nm,输出功率为800 m W,边模抑制比为21 d B。第二,对于搭建的二级放大脉冲种子光激光器,所用铒镱共掺光纤长度分别用了5 m与5.4 m,得到了放大后的信号光中心波长保持不变,为1588.8 nm;带宽稍微展宽,为76.5 pm;输出功率为5 m W,总体增益为21 d B;重复频率为100μs,脉冲宽度为2μs,这一特性保持不变。