【摘 要】
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和传统的固体和气体激光器相比,光纤激光器具有光束质量好、体积小、转换效率高、散热效果好等优点。在近红外波段,光纤激光器和光纤拉曼激光器已经广泛应用于通信、工业、医疗国防等领域。在3μm波段应用同样广泛,但是在该波段短脉冲光纤激光器的发展还存在诸多问题以及空白需要探索。本文围绕3μm波段锁模和增益调制两种技术手段,实现了稀土掺杂离子氟化物脉冲光纤激光器。首先,本文介绍了3μm波段光纤激光器的应用,叙
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和传统的固体和气体激光器相比,光纤激光器具有光束质量好、体积小、转换效率高、散热效果好等优点。在近红外波段,光纤激光器和光纤拉曼激光器已经广泛应用于通信、工业、医疗国防等领域。在3μm波段应用同样广泛,但是在该波段短脉冲光纤激光器的发展还存在诸多问题以及空白需要探索。本文围绕3μm波段锁模和增益调制两种技术手段,实现了稀土掺杂离子氟化物脉冲光纤激光器。首先,本文介绍了3μm波段光纤激光器的应用,叙述了3μm波段内掺杂Ho3+、Er3+以及Dy3+ZBLAN光纤激光器发光机理,介绍了连续和脉冲光纤激光器的研究现状。针对现状提出本文研究方向的意义。然后,利用MATLAB对被动锁模光纤激光器进行数值仿真,分析了被动锁模方程原理。通过二阶分步傅里叶法,求解金兹堡-朗道方程,从而探索基于可饱和吸收体的被动锁模光纤激光器的输出特性。结合数值仿真结果,展开基于可饱和吸收体的被动锁模光纤激光器实验。介绍新型二维材料碳化钛特性,并制备附着于镀金反射镜上的碳化钛薄膜,并利用该材料成功实现Ho3+/Pr3+共掺ZBLAN被动锁模光纤激光器,脉冲重复频率27.1MHz,平均输出功率可达50m W。接着,通过分析Dy3+ZBLAN增益调制的理论模型,构建3μm波段Dy3+二能级结构的速率方程。同时借助时域有限差分法,通过MATLAB对其进行数值仿真。对影响Dy3+ZBLAN增益调制光纤激光器性能的因素进行分析,从增益调制激光阈值、泵浦脉宽以及光纤长度三方面分别进行探究,得出泵浦脉宽对于增益调制输出影响最大的相关结果。最后,搭建Dy3+增益调制光纤激光器系统。Dy3+ZBLAN增益调制光纤激光器分为两个部分:2.8μm脉冲泵浦源和Dy3+ZBLAN增益调制。利用Fe2+:Zn Se晶体,实现2.8μm Er3+ZBLAN被动调Q光纤激光器,作为脉冲泵浦源。其输出脉冲中心波长为2886.3nm,重频可达80k Hz,平均功率可达0.9W。设计并搭建Dy3+ZBLAN增益调制激光器的实验装置,分析实验过程中问题,进一步优化实验。
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