【摘 要】
：
2 μm波段光纤激光器的工作波长处于人眼安全波段,并且覆盖液态水、温室气体和其他一些化合物（CO、SO2、N2O、H2S）的吸收带,因此其广泛应用于军事、医疗、通讯以及制造业等方面。而2 μm单频光纤激光器同时还具有低噪声、窄线宽以及相干长度长的优点,这些优点使得2μm单频光纤激光器在多普勒测风雷达、高精度光谱学,特别在引力波探测等高精度科学领域受到广泛的关注和研究,成为目前研究热点之一。Tm3+
论文部分内容阅读
2 μm波段光纤激光器的工作波长处于人眼安全波段,并且覆盖液态水、温室气体和其他一些化合物（CO、SO2、N2O、H2S）的吸收带,因此其广泛应用于军事、医疗、通讯以及制造业等方面。而2 μm单频光纤激光器同时还具有低噪声、窄线宽以及相干长度长的优点,这些优点使得2μm单频光纤激光器在多普勒测风雷达、高精度光谱学,特别在引力波探测等高精度科学领域受到广泛的关注和研究,成为目前研究热点之一。Tm3+光纤是产生2 μm激光的一种重要增益介质,通常需要高掺杂浓度来实现足够的增益。常用的Tm3+光纤主要采用掺铥石英光纤以及掺铥多组分玻璃光纤。石英光纤由于损耗低、制备技术成熟,被广泛应用于各类激光器中,但是由于浓度猝灭,传统的石英光纤很难实现高的Tm3+浓度掺杂,限制了2μm激光的功率。为了满足光纤高掺杂的需求,多组分玻璃由于其良好的稀土溶解度越来越受到重视。目前2 μm单频光纤激光器常用的锗酸盐多组分玻璃光纤虽然可以实现高浓度的Tm3+掺杂,但是存在热稳定性和机械强度差的缺点。近年来另一种多组分玻璃光纤——Re:YAG晶体衍生光纤引起广泛关注,其纤芯材料是YAG晶体,包层材料是石英玻璃的,因为其高的稀土离子掺杂浓度、良好的稳定性和机械性能、与石英光纤兼容等优点,有潜力成为新型的2 μm单频激光器的光纤增益介质。然而,目前的研究主要集中在石英光纤以及锗酸盐光纤,基于Tm3+:YAG晶体衍生光纤的2 μm波段单频光纤激光器的相关报道较少。本论文主要研究了不同掺杂浓度、不同结构的Tm3+:YAG晶体衍生光纤的制备、物理表征和光学表征,并对所制备的掺Tm3+光纤在2 μm波段单频光纤激光器中的应用进行了讨论和研究。本论文的具体内容如下:1.基于管内熔融法,制备了不同掺杂浓度、不同结构的Tm3+:YAG晶体衍生光纤,并对所制备光纤的物理和光学特性进行了表征和研究。采用拉丝塔,在～2000℃条件下,制备了不同Tm3+掺杂浓度（3.5 at.%,7.5 at.%,10 at.%,15 at.%,）、光纤纤芯尺寸（7 μm,12 μm,15 μm）的光纤,并对其元素分布,吸收谱,增益系数,光纤损耗等性能进行了测试。当纤芯材料为15 at.%Tm3+:YAG晶体,纤芯直径为15 μm时,光纤表现出了高达4.82 dB/cm的增益系数。使用所制备的光纤作为增益介质,搭建了 2 μm光纤激光器,发现在相同的光纤长度下,Tm3+掺杂浓度越高,纤芯直径越大,激光器出光效果越好,激光斜率效率最高为16.5%,功率为220 mW,并且没有出现浓度猝灭,为后续单频激光器的研究奠定了良好的基础。2.基于所制备的Tm3+:YAG晶体衍生光纤,实现了 1.94 μm单频光纤激光的输出。采用DBR结构,增益光纤为以15at.%Tm3+:YAG晶体作为纤芯材料衍生的光纤,长度为1.5 cm,泵浦采用自行研制的1580nm连续激光器,泵浦功率约为0.8 W,实现了 4.6 mW的1940 nm单频激光运转,对应的斜率效率为0.6%,这是首次基于YAG晶体衍生光纤实现2 μm波段的单频激光输出。3.研究了采用1.6 μm波长泵浦所制备的Tm3+:YAG晶体衍生光纤实现的2.015 μm单频光纤激光器的特点。Tm3+在1.6μm波段的吸收截面大于1.5 μm波段,带内泵浦效率更高,实验搭建了 1.6 μm全光纤MOPA作为泵浦源,输出功率大于1 W,通过滤波器组件优化了 MOPA的1.0 μm/1.5 μm ASE噪声,最终信噪比大于60 dB。基于1.5 cm长的小芯径Tm3+:YAG晶体衍生光纤,实现了最大输出功率为30 mW的2.015 μm单频光纤激光器,对应的斜率效率为3.4%,相对强度噪声RIN在650 kHz的频率下弛豫振荡峰值为-100 dB/Hz。
其他文献
随着中国制造2025战略的深入实施,新一代信息技术与制造业深度融合,智能制造成为推进我国制造业转型升级、实施高质量发展的关键所在。作业车间调度问题作为智能制造核心任务——智能排产领域的一个重要问题,决定着离散制造企业的生产调度方案,对企业的生产效率与竞争力的提升有着重要意义。柔性制造模式下,生产过程中不确定性和复杂性急剧增加,动态事件在生产过程中时常发生,现代制造业迫切需要动态调度方法来有效减少由
伊曲康唑（ITZ）是生物药剂学分类系统（BCS）Ⅱ类药物,是一种高效的人工合成三唑类广谱抗真菌药。临床上主要用于治疗妇科外阴阴道念珠菌病、真菌性角膜炎、灰指甲等真菌感染疾病,疗效确切,耐受性普遍良好。但该药难溶于水,口服吸收差,生物利用度低,从而影响疗效。本实验将伊曲康唑纳米化并采用活性成分包衣法制成微丸胶囊,在保证药物溶出和吸收效果的前提下在制备过程中不使用有机溶剂,使生产过程更为安全环保,符合
在中国制造2025的创新驱动下,现代制造业正经历着从自动化到智能化的历史跨越。新一代信息技术与制造业的深度融合已成为我国制造业实现智能制造转型的关键。数控机床作为“工业母机”,是高端设备制造业的核心生产基础。刀具作为机床的核心部件,对其健康状况进行精准监测,有助于保证机床的加工效率与产品质量。因此,如何设计精准的刀具状态监测方法,已成为智能制造的重要研究课题。而深度学习作为一项重要技术,可以有效地
近年来,光通信系统快速增长的传输容量使得电光调制器必须拥有更大的调制带宽和更高的调制效率,以实现高速率光信号传输与处理。电光调制器作为光通信系统的核心器件,负责将电信号调制到光波上,从而在光域进行传输和处理。基于硅移相器的载流子耗尽型马赫-曾德尔电光调制器性能优势明显,已成为产学界的研究热点。但是受到硅材料等离子色散效应较弱的固有限制,该调制器调制效率、调制带宽和插入损耗很难同时改善。因此,硅基电
深度神经网络的成功通常依赖于大量人工标注的标签数据,而这些标签在许多真实场景中很难获得,仅通过标签训练得到的模型实用性也不好。相反,数据本身提供的信息远比标签更加丰富,视频数据的帧间结构和稀疏性也包含大量的视觉信息。无监督方法可以不需要任何标签训练神经网络,从而挖掘数据本身丰富的特征信息。生物的视觉系统处理视觉信息主要以无监督的方式,可以在大量的无标签数据中提取丰富的视觉信息。本文的目标就是探索像
在2008年,金融危机在全球范围内爆发,各国开始注重防范系统性风险。《巴塞尔协议Ⅲ》提出把宏观审慎作为一种防止金融系统性风险发生的手段。我国央行在2016年构建了宏观审慎评估体系（MPA）,该体系从七个方面评估了商业银行的经营和业务情况。此后,我国的宏观审慎政策框架不断完善。现如今,宏观审慎政策已经是我国一种重要的政策手段。商业银行以盈利为目的的金融公司,绩效水平关系到其可持续发展。宏观审慎政策能
脉冲宽度在皮秒、飞秒量级的超短脉冲激光光源,因其具有更高的峰值功率、更窄的脉宽和更宽的光谱,在光电子显微镜、超连续谱的产生和材料加工等方面具有重要的应用价值。除此之外,工业加工领域对高功率、高重复频率的超快激光有着极大的需求。基于上述原因,对高功率和高光束质量的超快激光的研究具有重要意义。在激光放大过程中,晶体产生的热效应严重影响了输出功率和光束质量。为了获得高光束质量和高功率的超快激光,本文围绕
随着工业发展到4.0阶段,碳达峰、碳中和加速,工业危险在悄悄靠近,保障人民生命财产变得愈发重要。工业活动产生的废气大多有毒有害,甚至易燃易爆,同时在日常生活中,天然气需求也逐渐增大,这也存在一定的安全隐患。因此,燃气的有效检测成为预防爆炸、减少伤亡、保护人民财产的最佳手段。近几十年来,随着激光技术的快速发展,光纤传感技术凭借其高传输速度、高灵敏度、安全防爆等优点逐渐在气体检测领域崭露头角,特别是可
在人类社会近五十年的发展历程中,半导体技术发挥了举足轻重的作用,它推动着人类社会快速步入信息化时代,是现代人类社会的基石技术之一。在过去五十多年,半导体器件尺寸一直沿着摩尔定律按比例缩小,单个微处理器芯片上场效应晶体管的数量从最早的几千个增长到今天的几百亿个,高集成度的半导体器件深刻地改变了整个人类的发展历史和每一个人的生活方式。场效应晶体管作为实际应用中最常见的半导体器件,是静态随机存取存储器、
习总书记在党的十九大报告中提出了乡村振兴战略,强调在工作中要把三农问题作为重中之重,实现农业现代化的战略目标。近年来随着农业科技的快速发展,我国农业的生产方式也发生了明显变化,现代化农业机械设备更多应用于农业生产,新型经营主体规模明显扩大,我国的人口特征以及农业农村发展情况决定了未来相当长一段时期内,农业生产将呈现传统种植户与新型经营主体共存的局面。新背景下,在党的十九大报告中明确了新型经营主体对