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掺Tm~(3+)锁模光纤激光器的研究

【摘要】:掺Tm3+锁模光纤激光器产生的激光位于2μm波段,2μm激光不仅处于透过率良好的“大气窗口”而且位于“人眼安全”波段。因此,它被广泛应用在激光通信、大气检测、激光医疗、激光雷达等众多领域,具有其他波段光纤激光器不可替代的重要作用。此外,2μm波段掺Tm3+锁模光纤激光器逐渐成为人们热衷的新型激光光源,产生中红外波段的宽带超连续谱激光。本文中分别从理论和实验两个方面对2μm波段掺Tm3+锁模光纤激光器进行相关的研究,主要的研究内容总结几点如下:1.简述了近年来主被动锁模掺Tm3+光纤激光器国内外的发展状况以及掺Tm3+锁模激光器的重要应用领域。提出目前掺Tm3+锁模激光器面临的问题和基于多模掺Tm3+光纤非线性锁模的最新研究热点。2.理论分析掺Tm3+光纤激光器的能级结构和光谱特性,分析比较不同泵浦言式下的机理和面临的问题。利用3H6→3H4泵浦方式下稳态的速率方程,采用离散的数值化算法推导出其时变的速率方程,求解时变的速率方程可以实现对激光振荡的动态特性进行分析。3.基于掺Tm3+光纤激光器时变速率方程,SESAM可饱和吸收体的非线性损耗方程以及耦合输出的方程等建立基于SESAM被动锁模掺Tm3+光纤激光器的数值仿真模型,分析泵浦功率、光纤长度以及在一定饱和功率下调至深度对光纤内脉冲的影响。此外,分析了锁模激光起振和循环过程中可饱和吸收体的动力学特性。4.新型的端面处理技术,得到高质量的光纤端面,实验对比端面处理前后的激光耦合效率;搭建多模掺Tm3+光纤激光系统,分析光纤弯曲对光纤内模式的影响并进行相关脉冲激光的研究。基于SESAM单模掺Tm3+光纤锁模激光种子系统的方案设计并分析光纤熔接器件的输出耦合特性。

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