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掺铥光纤放大器工作在人眼安全的2μm波段,在中红外光源产生、气体检测、雷达等领域都具有很重要的应用,并且在自由空间光通信、遥感、医疗等都具有很好的实用前景。足够的功率、好的光束质量无疑为2μm激光在实际应用中的重要前提,这对掺铥光纤放大器提出了更高的要求。在掺铥光纤的多种泵浦结构当中,793nm激光泵浦有高的泵浦效率,并且793nm高功率激光二极管的工艺相对成熟,可与双包层掺铥光纤的包层泵浦结构完美兼容。本文对793nm激光泵浦的掺铥光纤放大器的优化进行研究,详细地介绍了掺铥光纤放大器的研究现状及基本的工作原理,对掺铥光纤放大器进行理论分析和实验研究,具体内容总结如下:1.理论研究对于放大器种子源部分,仿真了增益光纤长度及反射光栅参数对输出功率的影响,仿真结果表明泵浦功率在6W时,增益光纤长度为3m时,种子源输出功率达到最大,而后腔镜的反射率越低输出功率越高,当作为后腔镜的反射光栅的反射率为10%时,输出功率达到最高。掺铥光纤放大器的一级放大结构中,仿真了增益光纤掺杂浓度、泵浦功率及信号光参数对输出特性的影响,得到了相同光纤长度时,不同增益光纤掺杂浓度、泵浦功率、信号光功率条件下的输出特性变化规律。在掺铥光纤放大器的二级放大结构中,对比分析了纤芯直径10μm和25μm光纤作为增益介质时的平均归一化粒子数和增益谱,结果表明采用长度为1m的纤芯直径25μm、包层直径250μm的掺铥光纤对1908nm激光的放大具有更高增益。2.实验研究:搭建了1908nm的重复频率、脉宽可调的掺铥光纤激光脉冲种子源,重复频率调节范围为100-800kHz,占空比调节范围为20%-80%。搭建了掺铥光纤放大器一级放大结构,并对比分析了正向、反向及双向泵浦方式的输出特性,当正向泵浦时,输出功率达到1.012W,实验结果表明正向泵浦在保证输出功率的同时,具有较好的光谱特性。搭建了基于大芯径增益光纤的二级放大系统,采用水冷模块对增益光纤进行温度控制,并研究了增益光纤冷却温度对输出功率影响,在信号源重复频率为100kHz、占空比为20%的条件下,当泵浦功率为23.2W、水冷模块温度为20℃时,输出功率为4.63W,斜率效率为19.65%。将水冷模块温度降低至10℃时,输出功率可增加至7.56W,斜率效率达到32.3%。