【摘 要】
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铒镱共掺光纤激光器（EYDFL）工作在1.5μm波段,该波段的激光由于具有传输损耗低、人眼安全、光束质量高和散热性能好等优势,在激光雷达、空间光通信和非金属材料加工等领域有重要的应用价值。相比于1μm波段和2μm波段光纤激光器的千瓦级功率输出,EYDFL的输出功率仍停留在百瓦级。研究表明,镱波段的放大自发辐射（Yb-ASE）,尤其是后向Yb-ASE,是阻碍EYDFL功率提升的主要原因。高功率EYD
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铒镱共掺光纤激光器（EYDFL）工作在1.5μm波段,该波段的激光由于具有传输损耗低、人眼安全、光束质量高和散热性能好等优势,在激光雷达、空间光通信和非金属材料加工等领域有重要的应用价值。相比于1μm波段和2μm波段光纤激光器的千瓦级功率输出,EYDFL的输出功率仍停留在百瓦级。研究表明,镱波段的放大自发辐射（Yb-ASE）,尤其是后向Yb-ASE,是阻碍EYDFL功率提升的主要原因。高功率EYDFL中的热效应也会影响输出功率的提高。为解决Yb-ASE和热效应问题,本文对辅腔泵浦EYDFL进行了理论和实验研究,对热管理系统进行优化设计。本文的主要研究内容如下:1.对辅腔泵浦EYDFL进行了理论研究。建立了EYDFL的理论模型,通过数值模拟,分析了铒腔输出端光纤布拉格光栅（FBG）反射率、镱腔谐振波长和泵浦功率对激光器性能的影响。结果表明,若镱波长选择合适,辅腔泵浦法可以有效缩短增益光纤长度、提高输出功率、抑制Yb-ASE和提高光信噪比（OSNR）。2.对高功率辅腔泵浦EYDFL的热效应和散热系统设计进行了理论研究。分析了热沉槽形、流体入口温度和速度对EYDFL的输出功率、Yb-ASE功率和温度分布的影响。研究结果表明,U形槽散热效果最好;通过合理控制流速和水温,可以实现对高功率EYDFL的有效散热。3.对辅腔泵浦EYDFL进行了实验研究。在最大泵浦功率为18.5 W、增益光纤长度为3.2 m时,得到了8.5 W的输出,斜率效率为48.0%,与普通EYDFL相比效率提高4.5%。实验证明了辅腔泵浦法在抑制Yb-ASE、提高EYDFL功率方面的有效性。
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