【摘 要】
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高功率连续掺铥光纤激光器因其独特的波长优势可以广泛应用于生物医学、激光探测与传感、激光工业加工、国防军事等领域,还是产生3～5μm激光的优良泵浦源。随着市场需要,对2μm激光器的功率和性能要求也越来越高。本论文就是建立在对高功率掺铥光纤激光器现状的基础上,探寻高功率掺铥光纤激光器的关键技术。对此研究了:（1）对掺铥光纤激光放大器进行理论分析。建立了掺铥光纤放大器的理论模型,并对模型进行理论计算,分
【基金项目】
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国家自然基金重点项目:功率和模式不稳定机理与高稳定高功率掺Tm全固态光子晶体光纤激光器关键技术研究（No.61735005）；
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高功率连续掺铥光纤激光器因其独特的波长优势可以广泛应用于生物医学、激光探测与传感、激光工业加工、国防军事等领域,还是产生3～5μm激光的优良泵浦源。随着市场需要,对2μm激光器的功率和性能要求也越来越高。本论文就是建立在对高功率掺铥光纤激光器现状的基础上,探寻高功率掺铥光纤激光器的关键技术。对此研究了:（1）对掺铥光纤激光放大器进行理论分析。建立了掺铥光纤放大器的理论模型,并对模型进行理论计算,分析了不同泵浦结构,不同泵浦功率,不同掺铥浓度,不同信号光功率对掺铥光纤放大器输出功率的影响。从仿真结果可以得出后向泵浦输出功率最高,前向泵浦输出功率最低,根据仿真结果,结合实验室现有器材选择泵浦源为50W,光纤长度为2m此时仿真可得6.5w理论输出结果。并对光纤激光器热效应进行分析得出泵浦源为50W和30W光纤长度为3m的情况下光纤轴向和径向的分布情况。（2）对掺铥光纤激光放大器初步进行实验搭建和结果分析测得掺铥光纤放大器的输出波长为2007nm,线宽为0.26nm,在输入为40W时得到输出功率为4.78W,斜率效率为12.5%。对掺铥光纤激光放大器进行偏振度测量,得到结果为17.9d B。对半小时功率稳定性进行测量得到放大器的稳定度为1%,回光在承受范围之内。（3）对掺铥光纤激光放大器继续放大进行理论研究和方案设计,对继续放大时需要考虑的问题如模场适配问题,光纤端面问题,大芯径光纤处理问题进行研究。并设计两级双向泵浦放大方案,对MOPA放大方案中每一级的输出功率特性进行计算,计算结果显示第二级放大功率可达651.52W,三级放大功率可达1292W,符合预期目标。（4）对高功率掺铥光纤振荡器进行实验搭建和结果分析测得在不同温度下的输出功率进行研究,发现在一定的水冷温度范围内随着温度的降低,输出功率和斜率效率上升,且最佳温度为14oC,此时泵浦功率为38.2W,输出功率为4.8W,斜率效率为17.7%。对振荡器光谱进行测量,发现随温度升高波长向长波长方向移动,对稳定性进行测量,稳定度为1.5%,且继续提升泵浦功率输出功率会继续升高。
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