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连续与脉冲可切换掺Tm~(3+)光纤激光种子源的研究

【摘要】:掺Tm3+光纤激光器输出2μm波段的激光,位于大气光传输的低损耗窗口,因此在遥感和光通信领域中掺Tm3+光纤激光器也越来越受到重视,是激光测距机、相干多普勒测风雷达和激光雷达系统光源的第一选择。同时OH-在该波段存在强烈的吸收窗口,激光的热效应可以使人体组织汽化产生凝固效应,因此可用作手术刀应用在激光医学领域,具有能够有效避免过多气泡形成物、组织碎片、有色激光防护眼镜对手术造成的影响和在空气中进行腹腔镜检查时保持内窥镜镜片清楚整洁等优点。根据不同的应用场景,需要使掺Tm3+光纤激光器在连续波和脉冲之间进行切换。由于应用场景的主观性和安全性,本文提出在掺Tm3+光纤激光种子源系统中采用声光调Q方式进行两种激光之间的切换,即在掺Tm3+光纤激光器的谐振腔中加入声光调Q开关,通过合理设置重复频率、开启时间的参数,输出满足不同要求的高质量脉冲。针对掺Tm3+光纤激光器输出连续·波和脉冲之间的切换,本文所做工作如下:(1)建立了2μm波段掺Tm3+光纤激光器的调Q理论模型,分析了调Q过程中脉冲的形成过程,得到脉冲的脉宽、输出功率、能量的表达式;(2)仿真分析了泵浦功率、调Q开关重复频率、谐振腔长度等因素对输出脉冲的脉宽、重复频率、峰值功率的影响,得出优化脉冲波形的方法;(3)建立了声光调Q掺Tm3+脉冲光纤激光器实验系统,在低重频时,输出的脉冲在1~100Hz连续可调;高重频时,结合仿真得到的脉冲优化的方法,最终实现在泵浦功率为2W,重复频率为20 kHz的条件下,输出脉宽为190 ns,功率为3.632 mW的脉冲;

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