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掺铥光纤激光器工作波长位于2μm附近,发射光谱覆盖1700 nm-2100 nm,为发射带宽最宽的光纤激光器之一。并且由于此波段位于近中红外区域,处于人眼安全波段,在生物医疗、遥感、通信、光谱学等领域有重要的应用价值,因此成为激光技术的研究热点之一。 本论文是对掺铥光纤激光器及其泵浦源掺铒光纤激光器的研究。论文主要研究内容如下: (1)在理论上介绍了掺铥光纤激光器的基本原理:介绍了铥离子的能级结构及掺铥光纤激光器工作时的速率方程;阐述了双包层光纤激光器的结构及工作原理;介绍了掺铥光纤激光器的常用泵浦方式以及几种常见谐振腔类型。 (2)在实验上对掺铥光纤激光器及其泵浦源进行了研究。组建铒镱共掺双包层光纤激光器,获得了1.514W的连续激光输出,中心波长为1538 nm。用此激光器来对掺铥光纤激光器进行泵浦。利用空间耦合方式,采用F-P腔结构,组建谐振腔。由于增益光纤在1538 nm波段的吸收问题,未实现激光输出。换用808 nm的半导体激光器作为泵浦源,采用同样的方式,获得连续激光输出。中心波长2038nm,最高输出功率300mW。 (3)采用环形腔搭建了全光纤结构的掺铒光纤激光器,利用单壁碳纳米管可饱和吸收体,通过倏逝场调制形式,分别实现了调Q、锁模脉冲输出。获得了重复频率从128 kHz到278 kHz可调谐调Q脉冲输出,对应的脉冲宽度为1.92μs到488 ns,最高输出功率为24 mW。通过控制偏振控制器,实现了锁模输出。锁模脉冲的中心波长为1556nm,光谱宽度24 nm,脉宽宽度147 fs,重复频率150MHz。在520mW的泵浦下,最高输出功率为21 mW,对应的单脉冲能量为0.14nJ。