论文部分内容阅读
窄线宽高功率光纤激光器和光纤放大器在效率、体积、光束质量等方面优势明显，将窄线宽光纤激光与倍频技术相结合获得绿光激光输出，近年来已引起人们的广泛兴趣。光纤激光倍频得到的绿光激光在激光显示、激光微加工、激光医疗等领域有着十分广阔的应用前景。本文首先对窄线宽激光的光纤放大特性进行了研究，设计并研制了10W量级和40W量级的窄线宽连续保偏光纤放大器，并对大模场保偏掺镱光纤的偏振保持特性进行了探索和分析。然后以所研制的窄线宽光纤放大器为基频光源，采用周期极化钽酸锂(PPSLT)晶体为倍频晶体，进行了光纤激光的单通倍频特性的理论和实验研究。论文主要内容如下:
第一章，介绍了光纤激光器和窄线宽光纤激光器及放大器的产生与发展。并对国内外采用内腔、外腔谐振倍频，及腔外单通倍频方式倍频光纤激光的研究进展进行了综述。
第二章，主要研究了窄线宽激光的光纤放大特性，首先采用种子源主振荡放大(MOPA)的两级级联光纤结构，实现了10W量级的窄线宽连续光纤激光输出，光束质量因子M2＜1.1。以大模场掺镱保偏双包层光纤为增益介质，采用三级级联光纤放大结构实现了40W量级的连续光纤激光输出。实验研究了光纤熔接、光纤缠绕对保偏光纤放大器偏振输出特性的影响。对于大模场保偏双包层光纤，光纤缠绕模式控制技术虽然可实现高光束质量、高偏振消光比的放大激光输出，但偏振起伏较大。从扭转力和温度变化对两个特征方向偏振耦合影响的角度，对偏振起伏特性进行了解释和分析。
第三章，针对光纤激光的准相位匹配频率转换，分析了晶体温度、激光线宽、光束聚焦因子对倍频转换效率的影响，以国产PPSLT晶体为倍频器件，以所研制的窄线宽(FWHM＜0.035nm)连续波保偏光纤激光放大器为基频光源，进行了光纤激光的PPSLT单通倍频实验研究。在基频光21.5W时得到了2.1W的绿光激光输出，倍频效率9.77％。将光纤放大器的种子光源换用线宽为20kHz的单频种子源，在注入基频光功率15W时，获得了10％的倍频效率。