掺Tm3论文：掺Tm3光纤激光器输出特性掺杂浓度端面研磨稳定性
LD泵浦掺铥(Tm 3+)光纤激光器的数值分析
ａ ｄ ｄ ｆｅ ｅ ｔ ｏ ｐ ｏ ｌｎｇ ｍ ｉｒ ｒ ｒ ｆｅ ｔｖｉｉｓ ｉ ｔ ｅ ｔ ｄｉｆ ｒ ｎｔ ｕｍｐ ｎｇ ｐｏ ｒ ． Ａｎ ｎ ｉｆ ｒ ｎ ｕｔ ｕｔｃ ｕｐ ｉ ｒ ｏ ｅ ｌｃ ｉ ｔｅ ｓ ｓ ｕｄｉｄ ａ ｆｅ ｅ ｐ ｉ ｗｅ ｓ ｄ
Ｊ１ ２ ０ ｕ． ０ ７
Ｌ 泵浦掺铥 （ Ｄ Ｔｍ３ ） 纤 激 光 器 的数 值 分 析 ＋光
黎 大 军 ，杜 戈 果 ， 闰培 光
（ 圳 大 学 工 程 技 术 学 院 ，深 圳 ５ ８ ６ ） 深 １ ０ ０
摘
要 ：首先从掺 铥 光 纤激 光 器 的速 率方 程和 光传 输方程 出发 ， 建立 数 学模 型 ， 通过 Ｍａｌｂ软件 ｔ ａ
（ ｏ ｌ ｇ ｆＥｎ ｉ ｅ ｒ ｎ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ Ｃ ｌ ｅｏ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ，Ｓ ｅ ｚ ｅ ｉ ｅ ｓ ｔ ｅ ｈ ｎ ｈ ｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｙ，Ｓ ｅ ｚ ｅ ８ ６ ｈ ｎ ｈ ｎ ５ ０ ０，Ｃｈ ｎ ） １ ｉａ
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第２ ８卷 第 ４ 期 ２０ ０ ７年 ７月
文 章 编 号 ：０ ２２ ８ （ ０ ７ ０ ～４ ９０ １ ０ —０ ２ ２０ ）４０ ３ —６
应 用
光 学
Ｖ ｏ ．２ Ｎｏ．４ １ ８
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＡｐ ｌ ｄ Ｏｐ ｉｓ ｏ ｒ ａ ｐｉ ｔ ｏ ｅ ｃ
Ａｂ ｔａｃ ： Ｔ ｈ ｍ ａ ｈ ｍ ａ ｉ ｏ ｅ ａ ｅ ｏ ａ ｅ ｅ ｕａ ｉ ｓ ｎ ｏｗ ｅ ｏｐａ ｔｏｎ ｅ ａ ｉ ｓ ｏｆ ｓｒ ｔ ｅ ｔｅ ｔｃ ｍ ｄ ｂ ｓ ｄ ｎ ｒ ｔ ｑ ｔｏｎ ａ ｄ ｐ ｒ ｐｒ ｇａ ｉ ｑｕ ｔｏｎ Ｔｍ ¨ 一 ｏ ｄ ｓｌｃ ｉ ｒ ｌｓ ｒ ｓ ｅ ｔ ｂｌ ｈ ｄ ａ ａ ｃ ａ ｅ ａ ｌ ｂ ｓ ｆ ｗａ ｅ Ｏ ｕｔ ｔ ｍ ｉｒ ｒ ｄ ｐｅ ｉｉａ ｆｂｅ ａ ｅ ｓ ｉ ｓ ａ ｉ ｅ ｎｄ ｃ ｌ ｕｌｔ ｄ ｂｙ Ｍ ｔａ ｏ ｔ ｒ ． ｓ ｐｕ ｒ ｏ ｒ ｆｅ ｔｖｉｉｓ ｏｆｔ ｅ ｌ ｅ ｗ ｅ ，ｏｐ ｉ ｉａ ｉ ｎ ｏｆｔ ｉ ｅ ｅ ｇｔ ｎ ｏｐ ｎｔｃ ｃ ｎ ｒ ｔｏｎ ａ ｅ ｌｃ ｉ ｔｅ ｈ ａｓ ｒｐｏ ｒ ｔｍ ｚ ｔｏ ｈｅ ｆｂ ｒ ｌ ｎ ｈ ａ ｄ ｄ ａ ｏｎ ｅ ｔ ａ ｉ ｓ ｍ ｙ ｓｇｎｉｉａ ｔｙ ｍ ｐ ｏｖ ｔ ｅ ｌ ｅ ｆｉ ｉｎｃ ｆｂ ｒ ａ ｅ ｓ Ｔｈｅ ｖ ｌ ｉ ｏｆ ｓ ａ ｌ ｉ ｎａ ｇ ｎ ｉ ｆｃ ｎ ｌ ｉ ｒ ｅ ｈ ｓｏｐ ｅ ｆｃｅ ｙ ｏｆ ｉ ｅ ｌｓ ｒ ． ｅ ｏ ｕｔｏｎ ｍ ｌ ｓｇ ｌ ａｉ
掺铥光纤激光器的研究
摘要掺铥（Tm3+）光纤激光器的研究和应用最近几年来受到了国际科技界的广泛重视。
因为其成本低、易于制作等特点，而且工作波长对目前和将来的某些应用尤其重要，例如在光通信、医学、传感器和光谱学等领域。
本文共分五章：第一章介绍了光纤激光器的结构和工作原理等；第二章和第三章从不同的基质材料分别介绍了两种掺铥光纤激光器；第四章介绍了铥作为敏化剂的铥钬共掺的光纤激光器；第五章综合了近几年来掺铥光纤激光器的发展现状。
关键词：光纤激光器，频率上转换，铥，钬AbstractRecent years, people of worldwide pay attention to the research and application of Tm3+-doped fiber laser. Because of its low cost and easy manufacture, and the working wavelength is much more important in some areas now and in the future, such as optical fiber communication, medical science, the spectrum learns and so on.This paper includes five chapters. The first one introduces the structure and working reason. The second and third ones introduce the two kinds of Tm3+-doped fiber laser from different basic materials. The forth one introduces Tm:Ho-doped fiber laser. And the fifth one introduces the development of Tm3+-doped fiber laser in recent years.Keyword: fiber laser, frequency upconversion, Tm, Ho目录绪论 (4)第一章光纤激光器综述1.1 光纤激光器的基本结构和工作原理 (5)1.2 光纤激光器的优点 (9)第二章掺铥氟化物光纤激光器2.1 掺铥氟化锆光纤激光器 (11)2.2 掺铥氟化物上转换光纤激光器 (12)第三章掺铥石英光纤激光器3.1 掺铥石英单模光纤激光器 (18)3.2 掺铥石英光纤的频率上转换 (21)第四章铥钬共掺光纤激光器4.1 铥钬共掺包层泵浦石英光纤激光器 (28)4.2 高效率铥敏化的掺钬CW氟化物光纤激光器 (33)第五章掺铥光纤激光器的研究现状5.1 掺铥氟化物光纤激光器 (38)5.2掺铥石英光纤激光器 (41)5.3结束语 (42)参考文献 (43)绪论信息技术已成为经济发展、社会进步的关键。
《基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统的研究》范文
《基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统的研究》篇一一、引言随着科技的进步，对于各种环境下的压力监测需求日益增长，特别是在静冰压力监测方面，对于精确度和稳定性的要求尤为突出。
传统的压力传感系统在极端环境下往往面临信号失真、稳定性差等问题。
因此，研究新型的、适用于静冰压力监测的传感系统显得尤为重要。
本文提出了一种基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统，通过光纤技术，实现对静冰压力的高精度、高稳定性监测。
二、掺铒光纤混沌激光技术掺铒光纤混沌激光技术是一种利用掺铒光纤放大器（EDFA）产生混沌激光的技术。
掺铒光纤中Er3+离子的能级结构使得其能够产生特定波段的激光，而混沌激光具有优良的随机性和宽频谱特性，使其在通信、传感等领域具有广泛应用。
三、Bragg光栅技术Bragg光栅是一种利用光的干涉原理制作的光学元件，其核心作用是对特定波长的光进行衍射和反射。
在静冰压力传感系统中，Bragg光栅被用来检测由于压力变化引起的光纤中光波长的变化，从而实现对压力的测量。
四、系统设计与实现本文提出的静冰压力传感系统，以掺铒光纤混沌激光为光源，结合Bragg光栅技术，实现了对静冰压力的高精度、高稳定性监测。
系统主要由掺铒光纤激光器、Bragg光栅、光电探测器以及数据处理单元等部分组成。
其中，掺铒光纤激光器产生混沌激光，Bragg光栅对激光进行衍射和反射，光电探测器将光信号转换为电信号，数据处理单元对电信号进行处理和分析，最终得到压力值。
五、实验结果与分析我们通过实验验证了该系统的性能。
实验结果表明，该系统具有高精度、高稳定性的特点，能够准确测量静冰压力的变化。
此外，我们还对系统的响应速度、抗干扰能力等方面进行了测试，结果表明该系统具有良好的性能。
六、结论本文提出了一种基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统，通过实验验证了其高精度、高稳定性的特点。
高功率连续波掺铥光纤激光器研究进展
第38卷，第5期红外1文章编号：1672-8785(2〇17)〇5-0001-〇7高功率连续波掺铥光纤激光器研究进展张伟^张嘉阳^吴闻迪1余婷1叶锡生1(1.中国科学院上海光学精密机械研究所，上海201800 ;2.中国科学院大学，北京1〇〇〇必）摘要：掺铥光纤激光器（Tm-Doped Fiber Laser,TDFL)具有结构装凑、散热性能优良、光束质量好、非钱性效应阈值高等优点，其量子转换效率在理论上可达200% …TDFL产生的1.7〜2.1 nm激光在多个领域具有广泛应用。
筒要介绍了 Tm3+离子的吸收谱和能续结构、T D F L三种系捕方式的优缺点以及国内外高功率T D F L的研究进展，并就其未来发展给出了初步看法.关键词：掺铥先纤激光器；泵浦方式；高功率中图分类号：TN248 文献标志码：A D O I:10.3969/j.issn.l672-8785.2017.05.001 Research Progress of High Power Continuous-waveTm-doped Fiber LaserZHANG Wei 1气ZHANG Jia-yang WU Wen-di \YU Ting \YE Xi-sheng 1(1. Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai201800, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China) Abstract: Tm-doped Fiber Lasers (TDFL) have the advantages of compact structure, excellent coolingcapacity, good beam quality and high non-linear effect threshold etc. Theoretically, its quantum conversion efficiency can be up to 200%. The laser generated by TDFLs at the wavelengths from 1.7 \xmto 2.1 ]xm has wide applications in many fields. The absorption spectrum and level structure of Tm3+,the advantages and disadvantages of three different pumping methods and the research progress of highpower TDFLs at home and abroad are presented in brief. Finally, the preliminary view on the futuredevelopment of high power TDFLs is given.Key words: Tm-doped fiber laser; pumping method; high power〇引言辱在t t i l率，satt着1w就提出了将光评应用于激光器的思路。
2_m掺铥_Tm_3_光纤激光器的实验研究
2L m 掺铥(Tm 3+)光纤激光器的实验研究杨丽萍,冯晓强,陆宝乐,王郡婕,任兆玉,白晋涛(西北大学光子学与光子技术研究所,陕西西安 710069)提要:为了实现高效、紧凑、窄线宽的2L m 激光输出,采用中心波长为790nm 的LD 激光器作为泵浦源端面泵浦掺铥光纤,半导体散热系统,光纤布拉格光栅(FBG)构成谐振腔的全光纤激光器。
首先,我们采用一个光栅,光纤尾端采用4%的菲涅尔反射,将所有的光学元件熔接在一起后,我们获得了2L m 的稳定输出。
当泵浦电流为44A 时,获得的最大输出功率为8.7W,斜率效率为29.4%,其线宽为4.5m,阈值功率为0.7W 。
当采用两个光栅构成谐振腔时,其线宽可窄至3nm 左右,光斑质量可得到进一步的提高.实验结果表明:该激光器稳定性可靠、输出激光线宽较窄,功率较高,光斑质量好。
关键词:掺Tm 3+光纤激光器:光纤布拉格光栅;2L m 波长;全光纤激光器中图分类号:TN248.1 文献标识码:A 文章编号:0253-2743(2012)01-0018-02Experimental study of Tm -doped fiber laser near 2L mY ANG Li-ping,FENG Xiao-qi ang,LU Bao-le,WANG Jun-jie,REN Zhao-yu,BAI Jin-tao (Institute o f Photonics &Photonic Technology,Northwestern Uni v ersily,Xi .an 710069,Chi na)Abs tract:In order to achieve efficient,co mpact,narrow line width laser output at 2L m,with center wavelength of 790nm laser as pump s ource of LD end-pumped Tm-doped fiber,semic onductor cooling s ystem,and resonant cavi ty which was c onstituted by fiber Bragg grati ngs were designed for all-fiber las er.Fi rs t,we use a FBG,and another optical fiber end w i th 4%Fres nel reflection,then w e welded all the optical components together,we get 2L m the stabili ty of the output.When the pump current is 44A,w e access to the maxi mum output power of 8.7W,with a slope effici ency of 29.4%,and the width of 4.5nm,the thres hold power is 0.7W.When the cavity with two gratings,its width can be about as narrow as lnm,spot quality could be further improved.The resul ts show that the s tabili ty of laser output is high,line width i s relatively narrow,the po wer of output is hiagh,and the quality of the beam is perfect.K ey words :Tm 3+-doped fi ber laser;FBG;2L m wavelength;all fiber laser收稿日期:2011-12-11基金项目:国家/8630计划项目(2007AA03)作者简介:杨丽萍(1986-),女,硕士研究生,主要研究方向为光纤激光器。
石英基掺Tm_3_光纤激光器特性的理论分析
+
Σ
A i1 N i + Γ 2 N 2 + 2 CR 1 + 2 CR 2 ，
i=2
1 dN2 = － （ Σ A2j + Γ 2 ） N2 dt j=0
+ （ A 32 + Γ 3 ） N 3 － CR 2 ，
11 期
3+ 延凤平等： 石英基掺 Tm 光纤激光器特性的理论分析
7901
N ≈ N 0 + N 1 + N 3 . 则速 能 级上的粒子数， 即 N2 ≈ 0 ， 率方程可变为 dN0 = － （ W 01 + W 03 ） N 0 dt + （ A 10 + W 10 + Γ 1 ） N 1 － CR 1 ， dN1 = W 01 N 0 － （ A 10 + Γ 1 + W 10 ） N 1 dt + A 31 N 3 + 2 CR 1 ， dN3 = W 03 N 0 － （ A 30 + A 31 + Γ 3 ） N 3 － CR 1 ， dt N ≈ N0 + N1 + N3 . 率方程， 可得 － （ W 01 + W 03 ） N 0 + （ A 10 + W 10 + Γ 1 ） N 1 － （ k 3101 N 3 N 0 － k 1310 N 2 1 ） = 0， W 01 N 0 － （ A 10 + Γ 1 + W 10 ） N 1 + A 31 N 3 + 2 （ k 3101 N 3 N 0 － k 1310 N 2 1 ） = 0， W 03 N 0 － （ A 30 + A 31 + Γ 3 ） N 3 － （ k 3101 N 3 N 0 － k 1310 N 2 1 ） = 0， N ≈ N0 + N1 + N3 . （ 13 ） （ 14 ） （ 12 ） （ 11 ） （ 10 ）
Tm_3_掺杂碲酸盐微结构光纤激光器_姚传飞
碲酸盐微结构光纤的拉制 Tm 玻璃制作了六角形的纤芯预制 以 TZNB-
棒， 用 TZNB 玻璃制作光纤包层玻璃管， 采用管棒 法拉制出了微结构光纤， 拉制过程在光纤拉丝塔 上进行。具体过程为： 将玻璃棒放进玻璃管内拉 制出一次预制棒， 直径约为 3 mm； 再将一次预制 棒放进玻璃管内进行第二次拉制， 得到二次预制 棒， 直径约为 3 mm； 最后将二次预制棒放进玻璃 管内进行光纤拉制。最终得到的微结构光纤如图 3 所示， 纤芯被 6 个空气孔包围， 纤芯直径约为 4 μm， 空气孔的尺寸为 2． 7 ～ 3． 5 μm， 光纤直径约 为 300 μm。
YAO Chuanfei，JIA Zhixu，WANG Shunbin，KANG Zhe， ZHAO Dan ，QIN Weiping，QIN Guanshi *
（ State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics，College of Electronic Science ＆ Engineering ，Jilin University，Changchun 130012 ，China） * Corresponding Author，Email： qings@ jlu． edu． cn
－ 18 2
H6 的吸收截面 σ abs （ λ ）
［16 ］
： （ 1）
当积分发射截 数。根据 Caird 等人提出的理论，
2 ． 303 OD（ λ ） ， σ abs （ λ ） = Nd L
cm 时， 该能级具有较高的 面的值大于 1 × 10 3+ 量子效率， 有利于高效率激光的产生。而 Tm 掺
环形腔双包层掺Tm 3+光纤激光器的动态特性研究
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Ｓ ＥＭ Ｉ ＮＤＵＣＴＯ Ｒ ＰＴ０ＥＬＥＣＴＲ０ＮＩ Ｖ０Ｉ２７ Ｎｏ． Ｃ０ ０ ＣＳ ． ５
Ｏｃ 。２ ０６ ｔ ０
环 形腔 双 包 层 掺 Ｔ ＋ 纤 激 光 器 的动 态 特 性 研 究 ｍ３ 光
占生 宝 ，赵 尚 弘 ，石 磊 ， 绍 强 ，张 虎 方
ｕ ｐ ｒ ｌ ｖ ｌｐ ｐ ｌ ｔｏ ｐ ｅ ｅ ｅ ｏ ｕ ａ ｉ ｎ
１ 引 言
波 长为 ２ ｍ 的高 功率 激光 在遥感 、 电对抗 等 光
军 事领 域有 着 广 泛 的 运 用 ， 包 层 掺 Ｔｍ抖 光 纤 激 双
光器是 产 生 这 一 波 长 的 理 想 激 光 器『 。但 由 于 １ ］ Ｔ ｍ抖 属于准三 能 级结 构 ， 长 的光纤 长度 会导致 激 较
（ 空军 工 程大 学 电讯 工程 学 院 ， 西 西 安 ７ ０ ７ ） 陕 １０ ７
摘 要 ： 基 于速 率方程 的 离散 算 法 ， 实现 了对环 形腔 双 包层 掺 Ｔｍ什 光 纤激 光 器 的动 态特 性
分 析 ； 究 了光纤 不 同位 置 处。 。 研 Ｈ 和 Ｆ 能级 粒子数 以及 激 光功 率的 变化 。结果 表 明 ： 光纤 不 同位 置
ｐ ｓｔｏ ｓ Ｔｈ ｓ ｓｕ ｙ ｆ ｒｈ ｒ ｓ ｏ ｈ ｔｔ ｅ ｔ ｅ ｏ ｅａ ａｉｎ ｏ ｃｌ ｔ ｎ ｓ ａ ｔ ｇ ａ ｉ ｅ ｅ ｔ ｏｉ ｎ． ｉ ｉ ｔ ｄ ｕ ｔ ｅ ｈ ｗｓ ｔ ａ ｈ ｉ ｆｒ ｌｘ ｔｏ ｓ ｉ ａｉ ｔｒｉ ｔｄｆ ｒ ｎ ｍ ｌ ｏ ｎ ｆ
《基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统的研究》范文
《基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统的研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，光纤传感技术已成为现代工业、环境监测和生物医学等领域的重要工具。
其中，基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统，以其高灵敏度、高分辨率和良好的稳定性等优点，受到了广泛的关注。
本文旨在深入探讨该系统的原理、设计、性能及其在静冰压力测量中的应用。
二、掺铒(Er3+)光纤混沌激光的基本原理掺铒光纤激光器是一种利用掺铒光纤中Er3+离子能级跃迁产生激光的光源。
其基本原理是：在泵浦光的激发下，Er3+离子从基态跃迁至激发态，随后通过非辐射跃迁和辐射跃迁的方式释放能量，产生混沌激光。
这种激光具有线宽窄、光谱纯度高、相干性好等优点，为Bragg光栅静冰压力传感系统提供了理想的激光源。
三、Bragg光栅的工作原理及在传感系统中的应用Bragg光栅是一种利用周期性结构对光进行衍射的器件。
其工作原理是：当光波通过Bragg光栅时，由于光栅的周期性结构，使得特定波长的光发生衍射，形成干涉条纹。
通过测量干涉条纹的变化，可以推算出外界物理量的变化。
在静冰压力传感系统中，Bragg光栅被用于感知静冰压力的微小变化，通过测量混沌激光在Bragg光栅中的衍射效应，实现压力的精确测量。
四、系统设计与性能分析本研究所设计的基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统，主要包括掺铒光纤激光器、Bragg光栅、光电探测器及信号处理电路等部分。
系统通过将混沌激光引入Bragg光栅，利用其衍射效应实现压力的测量。
该系统具有高灵敏度、高分辨率、响应速度快、稳定性好等优点，可实现对静冰压力的精确测量。
五、实验结果与讨论通过实验验证了该系统的性能。
实验结果表明，该系统在静冰压力测量中具有较高的灵敏度和分辨率，能够实现对微小压力变化的精确测量。
同时，该系统还具有良好的稳定性和重复性，为实际应用提供了可靠的保障。
高功率掺Tm^3+光纤放大器热效应管理的泵浦方式优化理论研究
第４１卷㊀第７期２０２０年７月发㊀光㊀学㊀报ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＵＭＩＮＥＳＣＥＮＣＥＶｏｌ ４１Ｎｏ ７Ｊｕｌｙꎬ２０２０文章编号:１０００￣７０３２(２０２０)０７￣０８３９￣１０㊀㊀收稿日期:２０２０￣０５￣０３ꎻ修订日期:２０２０￣０５￣１３㊀㊀基金项目:国家自然科学基金(６１８２７８１８ꎬ６１６２０１０６０１４ꎬ６１９７５０４９)资助项目ＳｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ(６１８２７８１８ꎬ６１６２０１０６０１４ꎬ６１９７５０４９)高功率掺Ｔｍ３＋光纤放大器热效应管理的泵浦方式优化理论研究张㊀轲１ꎬ延凤平１∗ꎬ韩文国１ꎬ冯㊀亭２∗(１.北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室ꎬ北京㊀１０００４４ꎻ２.河北大学物理科学与技术学院光信息技术创新中心ꎬ河北保定㊀０７１００２)摘要:基于主振荡功率放大器结构的高功率掺Ｔｍ３＋光纤激光器是２μｍ波段高功率光纤激光器的主要实现形式ꎬ掺Ｔｍ３＋光纤放大器(Ｔｈｕｌｉｕｍ￣ｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒꎬＴＤＦＡ)热效应管理的研究对于其输出激光功率的不断提升具有重要意义ꎮ本文主要对ＴＤＦＡ热效应管理的泵浦方式优化方面进行理论研究ꎬ利用龙格库塔法以及牛顿迭代法求解不同泵浦方式下ＴＤＦＡ的稳态速率方程ꎬ并根据热传导方程ꎬ模拟掺Ｔｍ３＋光纤(Ｔｈｕｌｉｕｍ￣ｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒꎬＴＤＦ)温度沿径向和轴向的分布ꎮ结合遗传算法理论ꎬ研究了分段泵浦方式ꎬ经过参数优化ꎬ在功率为５Ｗ的２０２０ｎｍ输入信号光㊁总功率为１０００Ｗ的７９３ｎｍ激光泵浦㊁ＴＤＦ吸收系数为３.１ｄＢ/ｍ条件下ꎬ将总长度为１１ｍ的ＴＤＦ分为２.４ꎬ２ꎬ２ꎬ２ꎬ２.６ｍ的５段进行泵浦ꎬ得到放大信号激光输出功率为２８４.５Ｗ㊁斜率效率为２８.４５％㊁光纤外包层边界最高温度为８６.２８ħ且温度总体分布均匀ꎮ与传统前向泵浦㊁双端泵浦方式下的ＴＤＦＡ相比ꎬ其热效应有明显改善ꎮ关㊀键㊀词:掺Ｔｍ３＋光纤放大器ꎻ热效应管理ꎻ分段泵浦ꎻ遗传算法中图分类号:Ｏ４３７㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀ＤＯＩ:１０.３７１８８/ｆｇｘｂ２０２０４１０７.０８３９ＴｈｅｏｒｅｔｉｃａｌＳｔｕｄｙｏｆＰｕｍｐｉｎｇＭｅｔｈｏｄｏｆＨｉｇｈＰｏｗｅｒＴｍ３＋￣ｄｏｐｅｄＦｉｂｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒｆｏｒＴｈｅｒｍａｌＥｆｆｅｃｔＭａｎａｇｅｍｅｎｔＺＨＡＮＧＫｅ１ꎬＹＡＮＦｅｎｇ￣ｐｉｎｇ１∗ꎬＨＡＮＷｅｎ￣ｇｕｏ１ꎬＦＥＮＧＴｉｎｇ２∗(１.ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｌｌＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋａｎｄＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＮｅｔｗｏｒｋｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎꎬＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＬｉｇｈｔｗａｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＢｅｉｊｉｎｇＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＢｅｉｊｉｎｇ１０００４４ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＰｈｏｔｏｎｉｃｓＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒꎬＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｈｙｓｉｃｓＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＢａｏｄｉｎｇ０７１００２ꎬＣｈｉｎａ)∗ＣｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇＡｕｔｈｏｒｓꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｆｐｙａｎ＠ｂｊｔｕ.ｅｄｕ.ｃｎꎻｗｌｘｙｆｔ＠ｈｂｕ.ｅｄｕ.ｃｎＡｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｈｉｇｈ￣ｐｏｗｅｒｔｈｕｌｉｕｍ(Ｔｍ３＋)ｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒｌａｓｅｒ(ＴＤＦＬ)ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｍａｓ￣ｔｅｒｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｐｏｗｅｒ￣ａｍｐｌｉｆｉｅｒｉｓｔｈｅｍａｉｎｔｙｐｅｏｆ２μｍｂａｎｄｈｉｇｈ￣ｐｏｗｅｒｆｉｂｅｒｌａｓｅｒｓ.Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｒ￣ｍａｌｅｆｆｅｃｔｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｔｈｕｌｉｕｍｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒ(ＴＤＦＡ)ｓｔａｇｅｍｅａｎｓａｌｏｔｔｏｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕ￣ｏｕｓｌｙｐｏｗｅｒ￣ｓｃａｌｉｎｇｏｆｔｈｅＴＤＦＬ.Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｆｏｃｕｓｅｓｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｏｐｔｉ￣ｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｕｍｐｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆＴＤＦＡｆｏｒｔｈｅｒｍａｌｅｆｆｅｃｔｍａｎａｇｅｍｅｎｔ.ＷｅｕｓｅｔｈｅＲｕｎｇｅ￣ＫｕｔｔａｍｅｔｈｏｄａｎｄＮｅｗｔｏｎｉｔｅｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｓｔｅａｄｙ￣ｓｔａｔｅｒａｔｅｅｑｕａｔｉｏｎｏｆＴＤＦＡｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｕｍｐｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ.ＡｎｄꎬｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｈｅａｔｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎꎬｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆＴｍ３＋ｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒ(Ｔｈｕｌｉｕｍ￣ｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒꎬＴＤＦ)ａｌｏｎｇｔｈｅｒａｄｉａｌａｎｄａｘｉａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄ.Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｈｅｏｒｙꎬｔｈｅｓｅｇｍｅｎｔａｌｌｙｐｕｍｐｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｓｓｔｕｄｉｅｄ.Ｔｈｒｏｕｇｈｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｏｆｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓꎬｕｓｉｎｇａ２０２０ｎｍｉｎｐｕｔｓｉｇｎａｌｌｉｇｈｔｗｉｔｈａｐｏｗｅｒｏｆ５Ｗꎬａ８４０㊀发㊀㊀光㊀㊀学㊀㊀报第４１卷ｔｏｔａｌ７９３ｎｍｌａｓｅｒｐｕｍｐｐｏｗｅｒｏｆ１０００ＷａｎｄａＴＤＦｗｉｔｈａｎａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆ３.１ｄＢ/ｍａｎｄａｔｏｔａｌｌｅｎｇｔｈｏｆ１１ｍｗｈｉｃｈｉｓｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏ５ｓｅｇｍｅｎｔｓ(２.４ꎬ２ꎬ２ꎬ２ꎬ２.６ｍ)ꎬｗｅｏｂｔａｉｎｅｄａｎａｍｐｌｉｆｉｅｄｓｉｇｎａｌｌａｓｅｒｗｉｔｈａｎｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｏｆ２８４.５Ｗａｎｄａｓｌｏｐｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆ２８.４５％ꎬａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｔｔｈｅｏｕｔｅｒｃｌａｄｄｉｎｇｂｏｕｎｄａｒｙｏｆｔｈｅＴＤＦｉｓｏｎｌｙ８６.２８ħｗｉｔｈａｕｎｉｆｏｒｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｌｏｎｇｔｈｅｗｈｏｌｅｆｉｂｅｒ.ＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈａＴＤＦＡｕｓｉｎｇｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｆｏｒｗａｒｄｐｕｍｐｉｎｇｏｒｄｕａｌ￣ｅｎｄｐｕｍｐｉｎｇｍｏｄｅꎬｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｅｆｆｅｃｔｈａｓｂｅｅｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｔｈｕｌｉｕｍ￣ｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒꎻｔｈｅｒｍａｌｅｆｆｅｃｔｍａｎａｇｅｍｅｎｔꎻｓｅｇｍｅｎｔｅｄｐｕｍｐꎻｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ１㊀引㊀㊀言２μｍ波段掺Ｔｍ３＋光纤激光器(Ｔｈｕｌｉｕｍ￣ｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒｌａｓｅｒꎬＴＤＦＬ)的输出波长处于人眼安全波段ꎬ并且同时覆盖了多个重要的吸收带ꎬ如水的吸收峰和大气窗口等ꎬ因此有望被广泛应用于诸多领域ꎬ如激光医疗手术㊁激光雷达和激光大气监测与传感等[１￣３]ꎮ近年来ꎬ光纤激光器的输出功率已从几瓦提高至几千瓦量级ꎬ大多采用主振荡功率放大器(Ｍａｓｔｅｒｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｐｏｗｅｒ￣ａｍｐｌｉｆｉｅｒꎬＭＯＰＡ)结构[４￣５]ꎮ除种子源激光器外ꎬ高功率放大器的性能是决定ＭＯＰＡ系统输出功率量级的关键ꎬ且随着诸多理论与实验工作的进一步开展ꎬ研究发现强烈的热效应是限制高功率光纤放大器输出功率进一步提升的主要因素之一ꎮ然而ꎬ目前关于２μｍ波段掺Ｔｍ３＋光纤放大器(Ｔｈｕｌｉｕｍ￣ｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒꎬＴＤＦＡ)热效应管理的理论研究报道还比较少ꎮ双包层掺Ｔｍ３＋光纤(Ｔｈｕｌｉｕｍ￣ｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒꎬＴＤＦ)增益介质本身的表面积与体积比很大ꎬ散热性能良好ꎮ但是ꎬ对于上千瓦量级的ＴＤＦＡꎬ其泵浦光转化为信号光时量子亏损引起强烈的热效应ꎬ从而引起光纤热透镜效应㊁应力和折射率变化等问题[６]ꎮ此外ꎬ热效应还会严重影响激光输出特性ꎬ如输出波长不稳定㊁转换效率下降㊁光束质量变差㊁噪声高等ꎮ因此ꎬ研究高功率ＴＤＦＡ的热效应管理问题对其整体性能的提升有着重要意义[５￣６]ꎮ目前ꎬ对于高功率光纤放大器热效应的研究主要集中在三个方面[６]:增益光纤制作质量提升㊁泵浦优化及外部散热辅助ꎬ研究也多以１μｍ波段的掺镱光纤放大器为主[７￣１４]ꎮ其中ꎬ以泵浦方式及泵浦源选择研究为主的泵浦优化方面可以开展大量的实验与理论研究工作ꎮ对于ＴＤＦＡꎬ常用７９３ｎｍ的半导体激光器(ＬａｓｅｒｄｉｏｄｅꎬＬＤ)作为ＴＤＦ的泵浦源ꎬ而由于７９３ｎｍ~２μｍ之间的量子亏损比较大ꎬ这种泵浦方式可实现的最高斜率效率为６０％ꎬ泵浦源产生的热沉积成为限制其输出功率进一步提升的主要原因[１５￣１６]ꎮ研究者们尝试使用其他波段激光泵浦ＴＤＦꎬ用于实现更高的输出功率ꎮ２００７年ꎬＭｅ￣ｌｅｓｈｋｅｖｉｃｈ等利用中心波长为１５００ｎｍ附近的铒镱共掺光纤激光器作为泵浦源ꎬ获得了中心波长为１９４０ｎｍ㊁功率为４１５Ｗ的连续激光输出[１７]ꎻ２０１４年ꎬＣｒｅｅｄｅｎ等利用中心波长为１９０８ｎｍ的ＴＤＦＬ泵浦掺铥光纤获得中心波长为１９９３ｎｍ㊁功率为１２３Ｗ的连续激光输出[１８]ꎮ但是ꎬ特殊波长的高功率泵浦源的获取是非常大的难题ꎬ对于２μｍ波段ＴＤＦＡ的实现ꎬ目前仍以高功率７９３ｎｍ的ＬＤ泵浦为主ꎮ可见ꎬ在泵浦方式方面开展研究工作ꎬ是目前高功率ＴＤＦＡ热效应管理中泵浦优化的主要途径ꎮ本文主要针对高功率ＴＤＦＡ的分段泵浦方式进行理论建模和仿真研究ꎬ采用龙格库塔法以及牛顿迭代法求解出耦合速率方程ꎬ并根据热传导方程得出ＴＤＦ的径向和轴向温度分布ꎬ再结合遗传算法理论对分段泵浦的每段泵浦功率及长度做出优化选择ꎮ以５段泵浦为例ꎬ在得到ＴＤＦＡ较高转换效率的同时实现ＴＤＦ最高温度满足实际需要且整体光纤温度均匀分布ꎮ２㊀理论模型与方法２.１㊀泵浦方案和理论模型图１为３Ｈ６ң３Ｈ４泵浦方案的能级跃迁示意图ꎮ该泵浦方案对应于８００ｎｍ的吸收峰ꎬ泵浦源通常使用中心波长为７９３ｎｍ的ＬＤ激光器ꎮ在３Ｈ６ң３Ｈ４的跃迁方式下得到双包层ＴＤ￣ＦＡ的稳态速率方程为[１９￣２０]:㊀第７期张㊀轲ꎬ等:高功率掺Ｔｍ３＋光纤放大器热效应管理的泵浦方式优化理论研究８４１㊀LaserW 10N 0N 1N 2N 3粒子密度W 01W 033H 63F 43H 5k 3101k 1013Pump3H 4能级图１㊀３Ｈ６ң３Ｈ４能级跃迁示意图Ｆｉｇ.１㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆ３Ｈ６ң３Ｈ４ｅｎｅｒｇｙｌｅｖｅｌｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｄＮ０ｄｔ＝－(Ｗ０１＋Ｗ０３)Ｎ０＋Ｎ１τ１＋Ｗ１０Ｎ１＋Ｎ３τ３ｄＮ１ｄｔ＝Ｗ０１Ｎ０－１τ１＋Ｗ１０()Ｎ１＋２Ｇ＋β３１Ｎ３τ３ｄＮ３ｄｔ＝Ｗ０３Ｎ０－１τ３Ｎ３－ＧＮ＝Ｎ０＋Ｎ１＋Ｎ３ìîíïïïïïïïïïꎬ(１)其中ꎬτｉ为能级ｉ的寿命ꎻＮ为总的离子数浓度ꎻＧ为交叉弛豫因子ꎻＷ０３㊁Ｗ１０㊁Ｗ０１分别为基态泵浦吸收系数㊁２μｍ激光受激发射系数和受激吸收系数ꎬ它们可分别表示为:Ｇ＝ｋ３１０１Ｎ３Ｎ０－ｋ１０１３Ｎ２１ꎬＷ０３＝λｐΓｐｈｃＡσα(λｐ)[Ｐ＋ｐ(ｚ)＋Ｐ－ｐ(ｚ)]Ｗ１０＝λｓΓｓｈｃＡσｅ(λｓ)[Ｐ＋ｓ(ｚ)＋Ｐ－ｓ(ｚ)]Ｗ０１＝λｓΓｓｈｃＡσα(λｓ)[Ｐ＋ｓ(ｚ)＋Ｐ－ｓ(ｚ)]ìîíïïïïïïïꎬ㊀(２)其中ꎬλｐ㊁λｓ分别为泵浦光和信号光的波长ꎬΓｐ和Γｓ为泵浦光和信号光的重叠因子ꎬｈ为普朗克常量ꎬｃ为光速ꎬｋｉｊｋｌ表示能级ｉ到能级ｊ和能级ｋ到能级ｌ的能量转移系数ꎮσｅ(λｐ)㊁σα(λｐ)㊁σｅ(λｓ)㊁σα(λｓ)分别为泵浦光的发射和吸收截面㊁２μｍ激光的发射和吸收截面ꎻＰʃｐ(ｚ)和Ｐʃｓ(ｚ)分别为前㊁后向泵浦光功率和前㊁后向信号光功率ꎬ忽略ＳＢＳ效应的影响ꎬ可分别表示为:ｄＰʃｐ(ｚ)ｄｚ＝∓[Γｐ(σα(λｐ)Ｎ０＋σｅ(λｐ)Ｎ１)＋δｐ]Ｐʃｐ(ｚ)ｄＰʃｓ(ｚ)ｄｚ＝ʃ[Γｓ(σｅ(λｓ)Ｎ１－σα(λｓ)Ｎ０)＋δｓ]Ｐʃｓ(ｚ)ìîíïïïïïïïïꎬ(３)其中ꎬδｐ和δｓ分别为泵浦光和２μｍ激光的本征吸收系数ꎬ正㊁负号分别表示沿光纤的正㊁反方向ꎮ分段泵浦示意图如图２所示ꎬ其中Ｐ＋ｓ１(０)为种子光功率ꎮ公式(４)为满足分ｎ段的泵浦边界方程:Ｐ＋ｐｍ(０)＝(１－μ)Ｐ＋ｐ(ｍ－１)(Ｌ)＋ｐ＋ｍ－１Ｐ＋ｐｍ(Ｌ)＝(１－μ)Ｐ－ｐ(ｍ＋１)(０)＋ｐ－ｍＰ＋ｓｍ(０)＝(１－η)Ｐ＋ｓ(ｍ－１)(Ｌ)Ｐ－ｓｍ(Ｌ)＝(１－η)Ｐ－ｓ(ｍ＋１)(０)ìîíïïïïïꎬ(４)其中ꎬＰ＋ｐｍ(０)㊁Ｐ－ｐｍ(Ｌ)㊁Ｐ＋ｓｍ(０)㊁Ｐ－ｓｍ(Ｌ)分别为第ｍ段的前㊁后向泵浦光与信号光功率ꎮｐ＋ｍ和ｐ－ｍ分别是第ｍ段前㊁后向注入泵浦光功率ꎬμ为泵浦点泵浦光的泄露比率ꎬ取０.１２３ꎻη为前㊁后向激光在经过泵浦点时的损耗比率ꎬ取０.０１ꎻ下标ｍ表示相应的光纤段序数ꎮTDF 2TDF 1Seed laserP +p2P -P +p1P -p2P +p3P -p （m -1)P -p m P +p （m +1)P -p （n -1)P -P nTDF nP outTDF mp1P +（0）s1图２㊀ＴＤＦＡ分段泵浦示意图Ｆｉｇ.２㊀ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｓｅｇｍｅｎｔａｌｌｙｐｕｍｐｅｄＴＤＦＡ２.２㊀温度分布和理论模型ＴＤＦＡ中的大部分热量是吸收泵浦光时量子亏损引起的ꎬ其在光纤径向的热传导方程为:１ｒ∂∂ｒ∂Ｔ∂ｒ[]＝－Ｑｋꎬ(５)其中ｒ为光纤径向方向坐标ꎬｋ为热传导系数ꎬＱ为热功率密度ꎮ假设ＴＤＦ的纤芯半径为ｒ０ꎬ内包层半径为ｒ１ꎬ外包层半径为ｒ２ꎮ将热传导方程与光纤温度分布的边界条件结合ꎬ得到ＴＤＦ中径向温度分布:８４２㊀发㊀㊀光㊀㊀学㊀㊀报第４１卷Ｔ０(ｒ)＝Ｔ０－１４Ｑｒ２ｋＴ１(ｒ)＝Ｔ０－Ｑｒ２０４ｋ－Ｑｒ２０２ｋｌｎｒｒ０()Ｔ２(ｒ)＝Ｔ０－Ｑｒ２０４ｋ－Ｑｒ２０２ｋｌｎｒ１ｒ０æèçöø÷－Ｑｒ２０ｋｌｎｒｒ１()ìîíïïïïïïïꎬ(６)其中ꎬＴ０(ｒ)㊁Ｔ１(ｒ)㊁Ｔ２(ｒ)分别为纤芯㊁内包层㊁外包层中坐标ｒ处的温度ꎬ且有Ｔ０＝Ｔ０(０)ꎮ单位体积内泵浦功率密度及纤芯轴向温度可分别表示为:Ｑ(ｚ)＝βｐηｈ[Ｐ＋ｐ(ｚ)＋Ｐ－ｐ(ｚ)]πｒ２０ꎬ(７)Ｔ０(ｚ)＝Ｔｃ＋Ｑｒ２０２Ｈｒ２＋Ｑｒ２０４ｋ＋Ｑｒ２０２ｋ２ｌｎｒ１ｒ０æèçöø÷＋Ｑｒ２０２ｋｌｎｒ２２ｒ２１æèçöø÷ꎬ(８)其中ꎬβｐ为泵浦吸收系数ꎬＨ为对流传热系数ꎬＴｃ为环境温度或制冷温度ꎬ且若只考虑量子亏损产生的热量时ꎬηｈ＝(λｓ－λｐ)/λｓꎮ２.３㊀理论方法龙格库塔法配合牛顿迭代法可求解两点边值问题的微分方程组ꎬ在计算分段泵浦的速率方程时可以将多点边值问题转换为两点问题ꎮ基本思路是:假设存在３个泵浦点ꎬ分别位于ｚ＝０㊁ｚ＝ｋＬ㊁ｚ＝Ｌ处ꎬ其中Ｌ为光纤长度ꎻ将泵浦点１和２之间的区间通过线性坐标变换ｚ＝ｚ１/ｋ１由[０ꎬｋ１Ｌ]换成[０ꎬＬ]ꎬ泵浦点２和３之间光纤通过线性变化同样由[０ꎬｋ２Ｌ]变为[０ꎬＬ]ꎬｋ１㊁ｋ２分别为两段光纤与整段光纤的长度比ꎬ则分别有ｄｚ１＝ｋ１Ｌｄｚ和ｄｚ２＝ｋ２Ｌｄｚꎮ这样就可将三点边值问题转换为两点边值问题[２１]ꎮ使用ＭＡＴＬＡＢ进行数值仿真ꎬ计算中所用到的各个参数的选取如表１所示ꎮ基于表１中的参数ꎬ对于ＴＤＦＡꎬ图３给出了前向泵浦方式下ꎬ泵浦功率为１０００Ｗ㊁信号光功率为５Ｗ㊁纤芯掺杂浓度Ｎ＝２.５ˑ１０２６ｍ－３时光纤径向温度分布以及光纤外包层边界(ｒ＝２００μｍ)处温度沿光纤轴向的分布情况ꎮ从图３(ａ)中可以看出ꎬＴＤＦ中纤芯与外包层外侧处温差为２０ħꎬ而纤芯与外包层外侧正常工作所允许的最高温度分别为７００ħ与２００ħꎬ故外包层外侧的温度为主要的限制因素ꎮ从图３(ｂ)中可以看出ꎬ泵浦端的外包层外侧温度为６９３.２１ħꎬ远高于２００ħꎬ所以在高功率ＴＤＦＡ中需要进行热管理ꎮ表１㊀数值模型中各个参数的取值[１９]Ｔａｂ.１㊀Ｖａｌｕｅｏｆｅａｃｈｐａｒａｍｅｔｅｒｉｎｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌ[１９]λｐ/ｎｍλｓ/ｎｍｈ/(Ｊ ｓ)τ１/μｓ７９３２０２０６.６３ˑ１０－３４３４０ｋ３１０１/(ｍ－３ ｓ－１)ｋ１０１３β３１σα(λｐ)/ｍ２３ˑ１０－２３０.０８４ｋ３１０１０.７２５ˑ１０－２５σｅ(λｐ)/ｍ２σα(λｓ)/ｍ２σｅ(λｓ)/ｍ２Гｐ/ｍ２２.５ˑ１０－２５１０－２６２.５ˑ１０－２５０.８９６４Гｓδｐδｓｋ/(Ｗｍ－１ Ｋ－１)０.７５２０.０１２０.００２３１.３３Ｈ/(Ｗ ｍ－２ Ｋ－１)ｒ０/μｍｒ１/μｍｒ２/μｍ５０１５１２５２００71571050150r /滋mT /℃705700695690（a ）100020070060014L /mT /℃4003002000（b ）30650010025图３㊀ＴＤＦ中温度沿光纤径向分布(ａ)与轴向分布(ｂ)Ｆｉｇ.３㊀Ｒａｄｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ(ａ)ａｎｄａｘｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ(ｂ)ｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎＴＤＦ３㊀分段泵浦仿真分析与优化３.１㊀泵浦方式对比及分析本文仿真中参数设置为低掺浓度掺杂Ｔｍ３＋的交叉弛豫系数ꎬ所以得到的斜率效率比较低ꎬ但是对应的量子亏损更大ꎬ产生的热效应也就更为明显ꎬ得到的仿真结果更适用于一般情况ꎬ更有助㊀第７期张㊀轲ꎬ等:高功率掺Ｔｍ３＋光纤放大器热效应管理的泵浦方式优化理论研究８４３㊀于说明分段泵浦方式热效应管理的优势ꎮ当采用前向泵浦方式ꎬ泵浦光功率为１０００Ｗ㊁信号光功率为５Ｗ时ꎬ转化斜率效率与交叉弛豫系数关系如图４所示ꎮ从图４中可以看出ꎬ斜率效率随着交叉弛豫系数的增大而增大ꎬ这是因为增强交叉弛豫过程会增加量子转换效率ꎮ605015L /mS l o p e e f f i c i e n c y /%4030201002346k 3101=3×10-23m -3·s -1k 3101=6×10-23m -3·s-1k 3101=1.2×10-22m -3·s-1k 3101=2×10-22m -3·s -1k 3101=4×10-22m -3·s-1k 3101=3×10-22m -3·s -1图４㊀交叉弛豫系数对斜率效率的影响Ｆｉｇ.４㊀Ｅｆｆｅｃｔｏｆｃｒｏｓｓ￣ｒｅｌａｘａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｎｓｌｏｐｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ基于表１中的仿真参数ꎬ对于ＴＤＦＡꎬ图５给出了在总泵浦功率为１０００Ｗ条件下ꎬ２０２０ｎｍ种子源信号光功率为５Ｗ㊁纤芯掺杂浓度Ｎ＝２.５ˑ１０２６ｍ－３时ꎬ分别在前向泵浦㊁双端泵浦㊁分段泵35025015L /mP o w e r /W300Forward pumping Dual 鄄end pumping Segmentally pumping200150100500203470015L /mT /℃Forward pumping Dual 鄄end pumping Segmentally pumping40030020010002034500600（b ）（a ）图５㊀不同泵浦方式下ＴＤＦ中信号光功率(ａ)与外包层边界温度(ｂ)沿光纤轴向分布Ｆｉｇ.５㊀Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｓｉｇｎａｌｌａｓｅｒｐｏｗｅｒ(ａ)ａｎｄｏｕｔｅｒｃｌａｄ￣ｄｉｎｇｂｏｕｎｄａｒｙｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ(ｂ)ａｌｏｎｇｔｈｅＴＤＦｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｕｍｐｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ浦(５段)３种泵浦方式下ꎬＴＤＦ中放大信号光功率及光纤外包层边界(ｒ＝２００μｍ)处温度沿光纤轴向分布情况ꎮ其中ꎬ３种情况下ＴＤＦ长度均为５ｍꎮ从图５(ａ)中可以看出ꎬ在光纤长度相同时ꎬ３种泵浦方式在光纤末端处的放大信号光功率分别为３２６.６８ꎬ３２２.７１ꎬ２６４.７３Ｗꎬ其中前向泵浦的信号光功率最大ꎬ其次为双端泵浦ꎬ分段泵浦的信号光功率最低ꎮ造成这种情况的原因主要有两个:一是泵浦光转化效率不同ꎬ因为在不同的泵浦方式下光纤的最佳长度不一样ꎬ存在光纤长度过短时泵浦光未被完全吸收现象ꎻ二是分段泵浦的泵浦光以及产生激光受每段泵浦点的耦合效率以及传输效率的影响ꎬ即泵浦点越多ꎬ泵浦光以及信号光损耗的功率就越多ꎮ由图５(ｂ)可以明显看出ꎬ在不考虑外部散热条件下ꎬ在传统前向泵浦及双端泵浦方案中ꎬ当泵浦光总功率达到千瓦级别时ꎬＴＤＦ外包层边界最高温度分别为６９３.２１ħ和３６０.７１ħꎮ但一般双包层ＴＤＦ外包层外起保护作用的涂覆层在温度达到２００ħ时就会被烧毁ꎮ分段泵浦的最高温度为１７３.２９ħꎬ而且整体分布均匀ꎬ可以达到ＴＤＦ工作时涂覆层对于温度的要求ꎮ由此可见ꎬ采用分段泵浦的方式可以大大降低光纤外包层边界的温度并且使温度大致均匀地分布在光纤中ꎮ另外ꎬ前向㊁双端㊁分段泵浦的斜率效率分别为３２.６８％㊁３２.２７％㊁２６.４７％ꎬ可见采用分段泵浦斜率效率下降了６％左右ꎮ这有望通过进一步分析得到分段泵浦的最佳光纤长度后得以改善ꎬ而且在提高斜率效率的同时ꎬ有望进一步减小泵浦光在每个泵浦点的沉积从而降低光纤中的最高温度ꎮ３.２㊀泵浦吸收系数分析除光纤长度外ꎬ从公式(７)㊁(８)可以看出ꎬ光纤工作温度也与平均泵浦吸收系数βｐ密切相关ꎬ长度为Ｌ的ＴＤＦ光纤的βｐ可以定义为:βｐ＝１２Ｌ[ｌｇＰ＋ｐ(０)Ｐ＋ｐ(Ｌ)＋ｌｇＰ－ｐ(Ｌ)Ｐ－ｐ(０)]ˑ１０ꎬ(９)双端泵浦可以看作一种特殊的分段泵浦方式ꎬ故以双端泵浦为例ꎬ找到兼顾激光器输出性能以及温度的最佳泵浦吸收系数ꎬ为接下来分析分段泵浦提供数据依据ꎮ在总泵浦功率为１０００Ｗ(前㊁后向分别为５００Ｗ)条件下ꎬ泵浦吸收系数为３.１８４４㊀发㊀㊀光㊀㊀学㊀㊀报第４１卷ｄＢ/ｍ时ꎬ泵浦光及放大信号光功率分布及信号光输出功率与光纤总长度的关系分别如图６(ａ)㊁(ｂ)所示ꎮ1L /mP o w e r /W400Forward pump 30020010002034311.0 4.5L /mP o u t /W310.0309.5309.0308.55.05.56.0310.5（b ）（a ）Backward pump Forward signal Backward signal500656.57.07.5图６㊀(ａ)双端泵浦方式下ＴＤＦ中各功率成分分布图ꎻ(ｂ)输出功率与光纤长度关系ꎮＦｉｇ.６㊀(ａ)ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｅａｃｈｐｏｗｅｒｃｏｍｐｏｎｅｎｔｉｎｔｈｅＴＤＦｕｎｄｅｒｄｕａｌ￣ｅｎｄｐｕｍｐｉｎｇｍｏｄｅ.(ｂ)Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅ￣ｔｗｅｅｎｌａｓｅｒｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒａｎｄｆｉｂｅｒｌｅｎｇｔｈｕｓｅｄ.由于双端泵浦方式下增益光纤两端都有泵浦源ꎬ所以当光纤长度一定时ꎬ信号光功率在光纤上的分布整体呈增长趋势ꎬ无法直观判断出最优光纤长度ꎬ需要通过比较不同长度的光纤后才能得出结果ꎮ如图６(ｂ)所示ꎬ在泵浦吸收系数为３.１ｄＢ/ｍ时ꎬ光纤最优长度为５.７５ｍꎬ其他泵浦吸收系数及其对应的最优光纤长度研究方法与此相同ꎮ光纤最优长度与泵浦吸收系数的关系及光纤最优长度时对应的放大信号激光输出功率㊁光纤外包层边界最高温度及平均温度与泵浦吸收系数的对应关系如图７所示ꎮ从图７(ａ)中可以看出ꎬ随着泵浦吸收系数的增大ꎬ光纤最优长度减小ꎮ图７(ｂ)㊁(ｃ)显示ꎬ在利用图７(ａ)中得到的βｐ对应的光纤最优长度时ꎬ随着βｐ增大ꎬ放大信号激光的输出功率逐渐增大ꎬ光纤的最高温度及平均温度也逐渐升高ꎮ当βｐȡ３.１ｄＢ/ｍ时ꎬ信号输出功率增加逐渐趋于平缓ꎬ斜率效率大于３２％且不再明显增加ꎬ但此时光纤的温度依然处于线性升高状态ꎬ所以此时不应过于追求增加斜率效率ꎮ由双端泵浦可以得出βｐ＝３.１ｄＢ/ｍ为泵浦吸收系数的最佳取值ꎬ以此为条件来提高分段泵浦的斜率效率ꎮ806014βp /(dB ·m -1)L o p t /m53270（a ）5040302010034030014βp /(dB ·m -1)P o u t /W5320320（b ）26024020018022028016050014βp /(dB ·m -1)T ℃532（c ）2004000100300600T max T ave图７㊀光纤最优长度(ａ)㊁激光输出功率(ｂ)㊁ＴＤＦ外包层边界最高温度与平均温度(ｃ)与泵浦吸收系数的对应关系ꎮＦｉｇ.７㊀Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｆｉｂｅｒｌｅｎｇｔｈ(ａ)ꎬｌａｓｅｒｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒ(ｂ)ꎬｍａｘｉｍｕｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄａｖｅｒａｇｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｔＴＤＦ ｓｏｕｔｅｒｃｌａｄｄｉｎｇｂｏｕｎｄａｒｙ(ｃ)ａｎｄｐｕｍｐａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆＴＤＦ.㊀３.３㊀分段泵浦分析由以上分析可知ꎬ分段泵浦存在一个最佳光纤长度使得光光转换效率最高并且可以减小泵浦光的沉积ꎮ图８表示了在总泵浦功率为１０００Ｗ㊁泵浦吸收系数为３.１ｄＢ/ｍ条件下ꎬ分㊀第７期张㊀轲ꎬ等:高功率掺Ｔｍ３＋光纤放大器热效应管理的泵浦方式优化理论研究８４５㊀段泵浦的ＴＤＦＡ中放大信号激光输出功率ꎬ以及光纤外包层边界最高温度随光纤长度变化的趋势ꎮ图中３条曲线分别表示分段数为４ꎬ５ꎬ６时的情况ꎬ其中每段的光纤长度㊁注入的泵浦光功率都相等ꎮ280614L /mP o u t /W285275270265260（a ）n =4n =5n =648121016140614L /mT m a x /℃12010080（b ）n =4n =5n =64812101660180160图８㊀分段泵浦方式下ꎬ激光输出功率(ａ)与ＴＤＦ外包层边界最高温度(ｂ)随使用ＴＤＦ光纤长度的变化关系ꎮＦｉｇ.８㊀Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｌａｓｅｒｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒ(ａ)ꎬｍａｘｉｍｕｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｔＴＤＦ ｓｏｕｔｅｒｃｌａｄｄｉｎｇｂｏｕｎｄａｒｙ(ｂ)ａｎｄｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆＴＤＦｕｓｅｄｕｎｄｅｒｓｅｇ￣ｍｅｎｔａｌｌｙｐｕｍｐｉｎｇｍｅｔｈｏｄ.从图８(ａ)可以看出ꎬ随着光纤长度的增加ꎬ信号光的输出功率逐渐增大ꎬ达到最大功率后逐渐下降ꎬ存在一个最佳长度ꎮ逐渐增大对应泵浦光转换为信号光的过程ꎬ再减小是由于光纤过长时信号光会被吸收而在其他波段产生自发辐射ꎮ经过计算可知ꎬ３种分段方式下ꎬ最佳长度分别为８.５ꎬ９.６ꎬ１１.１ｍꎬ而且可以发现段数越多ꎬ最佳长度越长ꎬ这是因为泵浦点越多就需要更长的光纤来吸收泵浦光ꎻ同时可以看出ꎬ随着分段数的增加ꎬＴＤＦＡ信号光的最大功率逐渐减小ꎬ分段数为４ꎬ５ꎬ６时对应的最大信号功率分别为２８１.６４ꎬ２７６.７８ꎬ２７２.６１Ｗꎮ这是因为每个泵浦点处泵浦光并不能完全耦合入光纤中ꎬ即耦合效率不是１００％ꎬ存在泵浦光损耗的因素ꎮ其次ꎬ在分段光纤熔接处ꎬ即使熔接质量很好ꎬ也会存在一定程度的激光泄露ꎮ功率损耗会随着分段数进行叠加ꎬ分段越多ꎬ损耗越大ꎮ所以在光纤温度处于正常时ꎬ在满足功率输出要求下ꎬ尽可能采取分段少的方式进行热管理ꎮ图８(ｂ)表明随着光纤长度的增加ꎬ光纤最高温度逐渐降低ꎬ这也验证了之前关于光纤过短时泵浦光在泵浦点累积导致光纤最高温度升高的观点ꎮ25028L /mP o u t /W2001501000（a ）0469028L /mT /℃807065（b ）n =546953005010Forward pumping Backward pumping Forward signal Backward signal75100105108560图９㊀未优化时ꎬ分段泵浦方式下ꎬ各功率成分(ａ)与ＴＤＦ外包层边界温度(ｂ)沿光纤轴向分布图ꎮＦｉｇ.９㊀Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｅａｃｈｐｏｗｅｒｃｏｍｐｏｎｅｎｔ(ａ)ａｎｄｔｅｍ￣ｐｅｒａｔｕｒｅａｔＴＤＦ ｓｏｕｔｅｒｃｌａｄｄｉｎｇｂｏｕｎｄａｒｙ(ｂ)ａｌｏｎｇｔｈｅＴＤＦｕｎｄｅｒｓｅｇｍｅｎｔａｌｌｙｐｕｍｐｉｎｇｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｏｕｔｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ㊀接下来以５段泵浦方式为例ꎬ分析其在最佳泵浦吸收系数以及最佳光纤长度下功率与温度的分布ꎮ图９为泵浦光与信号光以及光纤温度在βｐ＝３.１ｄＢ/ｍ对应的最佳长度时沿光纤的轴向分布ꎮ图９(ａ)表明信号光的输出功率为２７６.７８Ｗꎬ大于未在最优长度时的２６４.７３Ｗꎬ斜率效率为２７.６％ꎬ相比其他泵浦方式只下降５％ꎮ从图９(ｂ)中可以看出光纤最高温度为１００.２８ħꎬ低于未在最优长度时的１７３.２９ħꎮ但是可以发现光纤每段的最高温度分布不均匀ꎬ最大为１００.２８ħꎬ最小为７６.４５ħꎬ这主要是因为泵浦光功率分布未优化ꎬ泵浦光沉积现象依然存在ꎮ８４６㊀发㊀㊀光㊀㊀学㊀㊀报第４１卷25028L /mP o w e r /W2001501000（a ）0468028L /mT /℃60（b ）n =54630050Forward pumping Backward pumping Forward signal Backward signal65851175n =5101255709001359107图１０㊀优化后ꎬ分段泵浦方式下ꎬ各功率成分(ａ)与ＴＤＦ外包层边界温度(ｂ)沿光纤轴向分布图ꎮＦｉｇ.１０㊀Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｅａｃｈｐｏｗｅｒｃｏｍｐｏｎｅｎｔ(ａ)ａｎｄｔｅｍ￣ｐｅｒａｔｕｒｅａｔＴＤＦ ｓｏｕｔｅｒｃｌａｄｄｉｎｇｂｏｕｎｄａｒｙ(ｂ)ａｌｏｎｇｔｈｅＴＤＦｕｎｄｅｒｓｅｇｍｅｎｔａｌｌｙｐｕｍｐｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｆｔｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ㊀３.４㊀温度分布优化由公式(７)㊁(８)可以看出在ηｈ不变时ꎬ解决温度分布不均匀的主要方法有对分段光纤设置非均匀的泵浦吸收系数㊁不同的泵浦光功率㊁光纤长度等ꎮ本文主要通过对每段光纤设置不同的泵浦光功率以及光纤长度来达到温度分布均匀的目的ꎮ具体方法为:使用遗传算法同时对光纤长度和泵浦光功率进行选择ꎬ在实现温度均匀分布的同时获得较大的斜率效率ꎮ其基本方法为:设置优化参数ＬｉꎬＰ＋ｐꎬｉꎬＰ－ｐꎬｉꎬｉ＝１ꎬ２ꎬꎬｎꎬＰ－ｐꎬｉ－１＝Ｐ＋ｐꎬｉꎬ即前后相邻的泵浦光功率设置相等ꎻｎ是光纤段数ꎬＬ２＝Ｌ３＝ ＝Ｌｎ－１ꎬ除首尾两端外ꎬ中间分段光纤的长度相同ꎬ这是因为首尾端的光纤要充分吸收前向㊁后向泵浦功率ꎮ遗传算法的目标函数为参数优化后最终要达到的目的ꎬ其定义为:－１ｎðｎｉ＝１(Ｔｉ－Ｔａｖｅ)２)[]１/２－１Ｐｏｕｔꎬ(１０)其中ꎬＴｉ为光纤每段中最高温度ꎬＴａｖｅ为每段的平均温度ꎬＰｏｕｔ为输出功率ꎮ目标函数的第一部分为光纤中最高温度的标准方差ꎬ第二部分为输出功率的倒数ꎻ遗传算法优化时采用搜索目标函数最大值机制ꎬ所以取两项的相反数ꎬ同时满足得到最小标准方差和最大输出功率的结果ꎬ实现温度的均匀分布及获得较高的斜率效率ꎮ对分５段泵浦的情况进行优化计算得到结果为Ｌ１＝２.４ｍꎬＬ５＝２.６ｍꎬ其他分段长度为２ｍꎬ总长１１ｍꎮ泵浦功率设置分别为Ｐ＋ｐꎬ１＝１１５Ｗ㊁Ｐ－ｐꎬ５＝８９Ｗ㊁Ｐ－ｐꎬ１＝Ｐ＋ｐꎬ２＝１０８Ｗ㊁Ｐ－ｐꎬ２＝Ｐ＋ｐꎬ３＝１００Ｗ㊁Ｐ－ｐꎬ３＝Ｐ＋ｐꎬ４＝９４Ｗ㊁Ｐ－ｐꎬ４＝Ｐ＋ｐꎬ５＝９６ＷꎮＴＤＦ中各功率成分和外包层边界温度沿光纤轴向分布分别如图１０(ａ)㊁(ｂ)所示ꎮ可得ＴＤＦＡ的输出功率为２８４.５Ｗꎬ斜率效率２８.４５％ꎬ相比单向及双端泵浦方式仅下降了４％ꎮ但光纤中最高温度仅为８６.２８ħꎬ且每段最高温度间最大差值仅为１.９７ħꎬ实现了温度的均匀分布ꎬ并且与优化前相比降低了光纤最高工作温度ꎮ４㊀结㊀㊀论本文对基于分段泵浦的高功率ＴＤＦＡ热效应管理进行理论研究ꎬ利用龙格库塔法以及牛顿迭代法求解不同泵浦方式下ＴＤＦＡ的稳态速率方程ꎬ并根据热传导方程ꎬ模拟ＴＤＦ温度沿径向和轴向的分布ꎬ通过对比得出分段泵浦对于热效应管理的优势ꎮ结合遗传算法理论ꎬ以５段泵浦为例ꎬ经过参数优化ꎬ当给定功率为５Ｗ的种子光输入时ꎬ将吸收系数为３.１ｄＢ/ｍ㊁总长度为１１ｍ的ＴＤＦ分为２.４ꎬ２ꎬ２ꎬ２ꎬ２.６ｍ的５段进行泵浦ꎬ在总功率为１０００Ｗ的７９３ｎｍ激光泵浦下ꎬ得到激光输出功率为２８４.５Ｗ㊁斜率效率为２８.４５％㊁光纤外包层边界最高温度为８６.２８ħ且温度总体分布均匀ꎬ总体热效应较传统前向泵浦㊁双端泵浦以及未优化前的分段泵浦ＴＤＦＡ均有明显改善ꎮ本文的研究工作及研究方法为２μｍ波段高功率ＴＤＦＬ的热效应管理及功率的进一步提升提供了重要的研究基础ꎮ参㊀考㊀文㊀献:[１]龙井宇ꎬ白晋涛ꎬ任兆玉ꎬ等.２μｍ掺Ｔｍ３＋石英光纤激光器的泵浦效率分析和研究进展[Ｊ].激光杂志ꎬ２００９ꎬ㊀第７期张㊀轲ꎬ等:高功率掺Ｔｍ３＋光纤放大器热效应管理的泵浦方式优化理论研究８４７㊀３０(４):１￣３.ＬＯＮＧＪＹꎬＢＡＩＪＴꎬＲＥＮＺＹꎬｅｔａｌ..Ｐｕｍｐｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆ２μｍＴｍ３＋ｄｏｐｅｄｓｉｌｉｃａｆｉｂｅｒｌａｓｅｒｓ[Ｊ].ＬａｓｅｒＪ.ꎬ２００９ꎬ３０(４):１￣３.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)[２]ＭＡＱＬꎬＢＯＹꎬＺＯＮＧＮꎬｅｔａｌ..Ｌｉｇｈｔｓｃａｔｔｅｒｉｎｇａｎｄ２μｍｌａｓｅｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＴｍʒＹＡＧｃｅｒａｍｉｃ[Ｊ].Ｏｐｔ.Ｃｏｍｍｕｎ.ꎬ２０１１ꎬ２８４(６):１６４５￣１６４７.[３]ＷＡＮＧＸꎬＺＨＯＵＰꎬＺＨＡＮＧＨＷꎬｅｔａｌ..１００Ｗ￣ｌｅｖｅｌＴｍ￣ｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒｌａｓｅｒｐｕｍｐｅｄｂｙ１１７３ｎｍＲａｍａｎｆｉｂｅｒｌａｓｅｒｓ[Ｊ].Ｏｐｔ.Ｌｅｔｔ.ꎬ２０１４ꎬ３９(１５):４３２９￣４３３２.[４]刘江ꎬ刘晨ꎬ师红星ꎬ等.３４２Ｗ全光纤结构窄线宽连续掺铥光纤激光器[Ｊ].物理学报ꎬ２０１６ꎬ６５(１９):１９４２０９￣１￣５.ＬＩＵＪꎬＬＩＵＣꎬＳＨＩＨＸꎬｅｔａｌ..３４２Ｗｎａｒｒｏｗ￣ｌｉｎｅｗｉｄｔｈｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ￣ｗａｖｅｔｈｕｌｉｕｍ￣ｄｏｐｅｄａｌｌ￣ｆｉｂｅｒｌａｓｅｒ[Ｊ].ＡｃｔａＰｈｙｓ.Ｓｉｎｉｃａꎬ２０１６ꎬ６５(１９):１９４２０９￣１￣５.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)[５]胡志涛ꎬ何兵ꎬ周军ꎬ等.高功率光纤激光器热效应的研究进展[Ｊ].激光与光电子学进展ꎬ２０１６ꎬ５３(８):０８０００２￣１￣１０.ＨＵＺＴꎬＨＥＢꎬＺＨＯＵＪꎬｅｔａｌ..Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｔｈｅｒｍａｌｅｆｆｅｃｔｏｆｈｉｇｈｐｏｗｅｒｆｉｂｅｒｌａｓｅｒｓ[Ｊ].ＬａｓｅｒＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ.Ｐｒｏｇｒ.ꎬ２０１６ꎬ５３(８):０８０００２￣１￣１０.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)[６]王郡婕ꎬ冯晓强ꎬ冯选旗ꎬ等.掺铥双包层光纤激光器的热效应分析和实验研究[Ｊ].激光杂志ꎬ２０１３ꎬ３４(１):４￣６.ＷＡＮＧＪＪꎬＦＥＮＧＸＱꎬＦＥＮＧＸＱꎬｅｔａｌ..ＴｈｅｒｍａｌｅｆｆｅｃｔａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｒＴｍ３＋￣ｄｏｐｅｄｄｏｕｂｌｅ￣ｃｌａｄｆｉｂｅｒｌａ￣ｓｅｒ[Ｊ].ＬａｓｅｒＪ.ꎬ２０１３ꎬ３４(１):４￣６.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)[７]ＷＡＮＧＹꎬＸＵＣＱꎬＰＯＨ.Ｔｈｅｒｍａｌｅｆｆｅｃｔｓｉｎｋｉｌｏｗａｔｔｆｉｂｅｒｌａｓｅｒｓ[Ｊ].ＩＥＥＥＰｈｏｔｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌ.Ｌｅｔｔ.ꎬ２００４ꎬ１６(１):６３￣６５.㊀[８]ＷＡＮＧＹ.Ｈｅａｔｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｉｎｋｉｌｏｗａｔｔｆｉｂｅｒｐｏｗｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ[Ｊ].ＩＥＥＥＪ.ＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｔｒｏｎ.ꎬ２００４ꎬ４０(６):７３１￣７４０. [９]ＨＥＸＬꎬＬＩＡＯＬꎬＺＨＡＮＧＦＦꎬｅｔａｌ..Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｌａｓｅｒｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｔｈｅｒｍａｌｅｆｆｅｃｔｓｉｎｋｉｌｏｗａｔｔｆｉｂｅｒｌａｓｅｒｓｂａｓｅｄｏｎｄｉｓ￣ｔｒｉｂｕｔｅｄｓｉｄｅ￣ｃｏｕｐｌｅｄｆｉｂｅｒｓ[Ｊ].Ｏｐｔ.Ｅｎｇ.ꎬ２０１８ꎬ５７(９):０９６１０８￣１￣１２.[１０]楼祺洪ꎬ周军ꎬ漆云凤ꎬ等.千瓦级双包层光纤激光器冷却方案设计理论和实验研究[Ｊ].物理学报ꎬ２００８ꎬ５７(８):４９６６￣４９７１.ＬＯＵＱＨꎬＺＨＯＵＪꎬＱＩＹＦꎬｅｔａｌ..Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｃｏｏｌｉｎｇｓｃｈｅｍｅｄｅｓｉｇｎｏｆｋｉｌｏｗａｔｔｄｏｕｂｌｅ￣ｃｌａｄｆｉｂｅｒｌａｓｅｒ[Ｊ].ＡｃｔａＰｈｙｓ.Ｓｉｎｉｃａꎬ２００８ꎬ５７(８):４９６６￣４９７１.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)[１１]薛冬ꎬ周军ꎬ楼祺洪ꎬ等.高功率双包层光纤激光器热效应及功率极限[Ｊ].强激光与粒子束ꎬ２００９ꎬ２１(７):１０１３￣１０１８.ＸＵＥＤꎬＺＨＯＵＪꎬＬＯＵＱＨꎬｅｔａｌ..Ｔｈｅｒｍａｌｅｆｆｅｃｔａｎｄｐｏｗｅｒｌｉｍｉｔｉｎｈｉｇｈｐｏｗｅｒｄｏｕｂｌｅ￣ｃｌａｄｆｉｂｅｒｌａｓｅｒ[Ｊ].ＨｉｇｈＰｏｗｅｒＬａｓｅｒＰａｒｔ.Ｂｅａｍｓꎬ２００９ꎬ２１(７):１０１３￣１０１８.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)[１２]陈金宝ꎬ曹涧秋ꎬ潘志勇ꎬ等.全国产分布式侧面抽运光纤激光器实现千瓦输出[Ｊ].中国激光ꎬ２０１５ꎬ４２(２):０２１９００２.ＣＨＥＮＪꎬＣＡＯＪＱꎬＰＡＮＺＹꎬｅｔａｌ..Ｎａｔｉｏｎａｌｌｙｐｒｏｄｕｃｅｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｓｉｄｅｐｕｍｐｅｄｆｉｂｅｒｌａｓｅｒｓｔｏａｃｈｉｅｖｅｋｉｌｏｗａｔｔｏｕｔｐｕｔ[Ｊ].Ｃｈｉｎ.Ｊ.Ｌａｓｅｒｓꎬ２０１５ꎬ４２(２):０２１９００２.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)[１３]陈爽ꎬ冯莹.高功率光子晶体光纤激光器温度分布研究[Ｊ].光子学报ꎬ２００８ꎬ３７(６):１１３４￣１１３８.ＣＨＥＮＳꎬＦＥＮＧＹ.Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｈｉｇｈｐｏｗｅｒｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｆｉｂｅｒｌａｓｅｒ[Ｊ].ＡｃｔａＰｈｏｔｏｎ.Ｓｉｎｉｃａꎬ２００８ꎬ３７(６):１１３４￣１１３８.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)[１４]代守军ꎬ何兵ꎬ周军ꎬ等.高功率散热技术及高功率光纤激光放大器[Ｊ].中国激光ꎬ２０１３ꎬ４０(５):１３￣１８.ＤＡＩＳＪꎬＨＥＢꎬＺＨＯＵＪꎬｅｔａｌ..Ｃｏｏｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｈｉｇｈ￣ｐｏｗｅｒａｎｄｈｉｇｈ￣ｐｏｗｅｒｆｉｂｅｒｌａｓｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒ[Ｊ].Ｃｈｉｎ.Ｊ.Ｌａ￣ｓｅｒｓꎬ２０１３ꎬ４０(５):１３￣１８.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)[１５]ＴＡＮＧＹＬꎬＬＩＦꎬＸＵＪＱ.Ｈｉｇｈｐｅａｋ￣ｐｏｗｅｒｇａｉｎ￣ｓｗｉｔｃｈｅｄＴｍ３＋￣ｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒｌａｓｅｒ[Ｊ].ＩＥＥＥＰｈｏｔｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌ.Ｌｅｔｔ.ꎬ２０１１ꎬ２３(１３):８９３￣８９５.[１６]ＷＡＮＧＹꎬＹＡＮＧＪＬꎬＨＵＡＮＧＣＹꎬｅｔａｌ..Ｈｉｇｈｐｏｗｅｒｔａｎｄｅｍ￣ｐｕｍｐｅｄｔｈｕｌｉｕｍ￣ｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒｌａｓｅｒ[Ｊ].Ｏｐｔ.Ｅｘｐｒｅｓｓꎬ２０１５ꎬ２３(３):２９９１￣２９９８.[１７]ＭＥＬＥＳＨＫＥＶＩＣＨＭꎬＰＬＡＴＯＮＯＶＮꎬＧＡＰＯＮＴＳＥＶＤꎬｅｔａｌ..４１５Ｗｓｉｎｇｌｅ￣ｍｏｄｅＣＷｔｈｕｌｉｕｍｆｉｂｅｒｌａｓｅｒｉｎａｌｌ￣ｆｉｂｅｒｆｏｒ￣ｍａｔ[Ｃ].Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆ２００７ＥｕｒｏｐｅａｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＬａｓｅｒｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｏ￣ＯｐｔｉｃｓａｎｄＴｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ８４８㊀发㊀㊀光㊀㊀学㊀㊀报第４１卷ＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅꎬＭｕｎｉｃｈꎬＧｅｒｍａｎｙꎬ２００７:１.[１８]ＣＲＥＥＤＥＮＤꎬＪＯＨＮＳＯＮＢＲꎬＲＩＮＥＳＧＡꎬｅｔａｌ..ＨｉｇｈｐｏｗｅｒｒｅｓｏｎａｎｔｐｕｍｐｉｎｇｏｆＴｍ￣ｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒｓｉｎｃｏｒｅ￣ａｎｄｃｌａｄｄｉｎｇ￣ｐｕｍｐｅｄｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ[Ｊ].Ｏｐｔ.Ｅｘｐｒｅｓｓꎬ２０１４ꎬ２２(２３):２９０６７￣２９０８０.[１９]黎大军ꎬ杜戈果ꎬ闫培光.ＬＤ泵浦掺铥(Ｔｍ３＋)光纤激光器的数值分析[Ｊ].应用光学ꎬ２００７ꎬ２８(４):４３９￣４４４.ＬＩＤＪꎬＤＵＧＧꎬＹＡＮＰＧ.ＮｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆＴｍ３＋￣ｄｏｐｅｄｓｉｌｉｃａｆｉｂｅｒｌａｓｅｒｓｐｕｍｐｅｄｂｙＬＤ[Ｊ].Ｊ.Ａｐｐｌ.Ｏｐｔ.ꎬ２００７ꎬ２８(４):４３９￣４４４.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)[２０]ＪＡＣＫＳＯＮＳＤꎬＫＩＮＧＴＡ.ＴｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆＴｍ￣ｄｏｐｅｄｓｉｌｉｃａｆｉｂｅｒｌａｓｅｒｓ[Ｊ].Ｊ.ＬｉｇｈｔｗａｖｅＴｅｃｈｎｏｌ.ꎬ１９９９ꎬ１７(５):９４８￣９５６.[２１]欧攀ꎬ贾豫东ꎬ白明ꎬ等.高等光学仿真:ＭＡＴＬＡＢ版:光波导 激光[Ｍ].第２版.北京:北京航空航天大学出版社ꎬ２０１４:７.ＯＵＰꎬＪＩＡＹＤꎬＢＡＩＭꎬｅｔａｌ..ＡｄｖａｎｃｅｄＯｐｔｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ:ＭＡＴＬＡＢＶｅｒｓｉｏｎ:ＯｐｔｉｃａｌＷａｖｅｇｕｉｄｅ Ｌａｓｅｒ[Ｍ].２ｎｄｅｄ.Ｂｅｉｊｉｎｇ:ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓＰｒｅｓｓꎬ２０１４:７.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)张轲(１９９５－)ꎬ男ꎬ山西运城人ꎬ硕士研究生ꎬ２０１７年于中国石油大学(华东)获得学士学位ꎬ主要从事２μｍ波段光纤激光器方面的研究ꎮＥ￣ｍａｉｌ:１７１２０１６２＠ｂｊｔｕ.ｅｄｕ.ｃｎ冯亭(１９８６￣)ꎬ男ꎬ河北张家口人ꎬ博士ꎬ副教授ꎬ２０１４年于北京交通大学获得博士学位ꎬ主要从事光纤激光㊁光纤传感器及其应用等方面的研究ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｗｌｘｙｆｔ＠ｈｂｕ.ｅｄｕ.ｃｎ延凤平(１９６６－)ꎬ男ꎬ山西兴县人ꎬ博士ꎬ教授ꎬ１９９６年于北方交通大学获得博士学位ꎬ主要从事光纤激光器㊁光纤传感器㊁光纤通信㊁基于太赫兹超材料等方面的研究ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｆｐｙａｎ＠ｂｊｔｕ.ｅｄｕ.ｃｎ。
掺Tm3论文：掺Tm3光纤激光器输出特性掺杂浓度端面研磨稳定性
掺Tm3+论文：掺Tm3+ 光纤激光器输出特性掺杂浓度端面研磨稳定性【中文摘要】掺铥光纤激光器发射谱覆盖1.5μm至2.2μm波段,其中含有两个大气窗口和一个强水吸收峰,由于其波段位于人眼安全区,所以被广泛的应用于激光医学、遥感探测、激光雷达、军事等领域,是光纤激光器领域里的研究热点。
本文从理论和实验方面对掺Tm3+双包层光纤激光器进行了研究。
主要内容如下：1介绍掺铥光纤激光器的基本原理,归纳和阐述了双包层光纤激光器的关键技术。
研究了铥元素的能级结构特点,对其光谱特性进行了分析,在此基础上介绍了掺Tm3+光纤激光器的三种泵浦方案3H6→3F4、3H6→3H5、3H6→3H4,并就三种泵浦方案的泵浦过程进行了分析。
3H4能级在其泵浦波长处的吸收截面远大于3H5和3F4能级,3H6→3F4泵浦方案属于二能级系统,难以实现粒子数反转,而3H5能级存在激发态吸收,理论得出3H6→3H4的泵浦方案较优2理论上,从速率方程出发,建立了掺Tm3+双包层光纤激光器的理论模型,获得了激光器泵浦阈值功率和输出光功率的解析表达式。
使用COMSOL软件模拟出光在光纤传输过程中的基模分布。
在MATLAB仿真环境中,进一步分析泵浦光和信号光功率分布、光纤长度、后腔镜反射率、阈值功率、掺杂浓度以及泵浦结构对输出功率的影响。
3实验上,对实心双包层光纤和光子晶体光纤端面进行研磨处理,并对比机器研磨和手工研磨两种技术,改进和提高相关实验操作技术。
其次搭建和调试掺铥光纤激光器系统,采用前端泵浦技术,实现2.89W激光输出,斜率效率为27.5%,不稳定度为3.7%。
【英文摘要】Emission spectra of Tm3+-doped fiber laser which contains two atmospheric windows and a strong water absorption peak covers from 1.5μm to 2.2μm. Because the wavelength is safe to man’s eyes, it is being applied in many areas such as laser medicine, long-distance detective systems, laser radar, and military fields, and it is a new research focus in the fiber laser field.In this paper, Tm3+-doped double clad fiber laser is researched in theory and experiment. The main contents are summarized as follows:1 The basic theory of Thulium-doped fiber laser is introduced, and the key technologies of double-clad fiber lasers are introduced and elaborated. For the energy level structure of thulium, we researched the characteristic of it and analyzed the absorption spectrum, present three kinds of pump scheme of the Tm3+-doped fiber laser:3H6→3F4、3H6→3H5、3H6→3H4,and analysis the pumping process. The absorption cross section of 3H4 at the pump wavelength is larger than the others, the pumping scheme of 3H6→3F4 is hard to reverse the particle for it is two energy system, the energy 3H5 has excite state absorption, than, conclude that the pumping scheme 3H6→3H4 is more excellent.2. In theory,based on the rate equations, an analytical model of Tm3+-doped double clad fiber laser is developed, and the analytical expressions of output power and threshold pump power of fiber laser are obtained. The distribution and transmission of the fiber fundamental mode are simulated by the COMSOL software. The power distribution of pumping light and signal light in fiber, fiber length, rear cavity mirror reflectivity, threshold power, doping concentration and pump geometry which can influence the characteristic of the fiber laser are deeply investigated in the MATLAB simulation environment.3. In experiment, comparing the technology of hand-grinding with machine-polishing, end face of solid double-clad fiber and photonic crystal fiber are primarily grinded with the details of experimental operation technique being improved. TheTm3+-doped fiber laser with Fabry-Perot cavity is carried out, and the maximum output power obtained is 2.89W, and the slope efficiency is up to 27.5%, and the instability is 3.7%. The experimental results and some problems are reasonably analyzed, and then some ideas and suggestions are presented.【关键词】掺Tm3+ 光纤激光器输出特性掺杂浓度端面研磨稳定性【英文关键词】Tm3+-doped fiber laser outputcharacteristic doping concentration end facegrinding stabilit【目录】掺铥双包层光纤激光器理论和实验研究摘要4-5Abstract5第1章绪论9-14 1.1 引言9 1.2 掺铥光纤激光器的特点及应用9-11 1.3 掺铥光纤激光器的国内外研究现状11-12 1.3.1 掺铥光纤激光器的国外研究现状11-12 1.3.2 掺铥光纤激光器的国内研究现状12 1.4 本文的主要研究内容12-14第2章掺铥光纤激光器的基本原理14-27 2.1 掺铥光纤激光器的工作原理及结构14-15 2.2Tm~(3+)离子的能级结构及光谱特性15-19 2.2.1 Tm~(3+)离子的能级结构15-18 2.2.2 Tm~(3+)离子的光谱特性18-19 2.3 双包层光纤激光器的关键技术19-27 2.3.1 双包层光纤的结构19-20 2.3.2 光纤包层泵浦耦合技术20-24 2.3.3 双包层光纤激光器的谐振腔结构24-27第3章掺铥双包层光纤激光器激光特性理论分析和数值模拟27-42 3.1 速率方程27-29 3.2 光纤激光器的传输特性29-32 3.3 掺铥光纤激光器输出特性的数值模拟32-42 3.3.1 信号光与泵浦光功率沿光纤的分布33-35 3.3.2信号光功率与泵浦光功率的关系35 3.3.3 信号光功率与后腔镜反射率的关系35-37 3.3.4 光纤长度和后腔镜反射率对阈值功率的影响37-39 3.3.5 掺杂浓度以及泵浦方式对信号光和泵浦光功率的影响39-42第4章掺铥双包层光纤激光器的实验研究42-55 4.1 掺铥光纤激光器的实验装置42-46 4.1.1 泵浦源特性43-44 4.1.2 掺铥双包层光纤44-45 4.1.3 掺铥光纤激光器谐振腔45-46 4.1.4 耦合系统46 4.2 实验研究与结果分析46-55 4.2.1 光纤端面处理46-49 4.2.2 搭建和调试掺铥光纤激光器系统49-50 4.2.3 掺铥激光器的输出特性50-51 4.2.4掺铥光纤激光器功率稳定性51-53 4.2.5 实验结果分析53-55第5章总结与展望55-57 5.1 总结55 5.2 展望55-57参考文献57-60发表的论文及参加的科研项目60-61致谢61【采买全文】1.3.9.9.38.8.4.8 1.3.8.1.13.7.2.1 同时提供论文写作一对一辅导和论文发表服务.保过包发【说明】本文仅为中国学术文献总库合作提供，无涉版权。
改进的环形腔双包层掺Tm 3+光纤激光器
ｗｅ ｅ ｏ ｔ ｉ ｅ ｒ ｂ ａ ｎ ｄ．ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｅ ｄｙ ｓ ａ ｅ ｂ ｈ ｖｉｒ ｏ ｈ ｍ ｐｒ ｅ ｉ ｇ ｃ ｖ ｔ ｕ ｅ ｃａ ｎ ｈ ｔ ａ — ｔ ｔ ｅ ａ ｏ ｆｔ ｅ ｉ ｏｖ ｄ ｒｎ ａ ｉｙ ｄｏ ｂｌ— ｌｄ Ｔｍ 一 ｏｐ ｄ ｄ ｅ ｆｂｅ ｌｓ ｒ ｉ ｒ ａ ｅ ｗａ ｉ ｖｅ ｔｇ ｔ ｄ Ｔｈｅ ｉ ｓ ｎ ｓｉａ ｅ ． ｓ ｍｕｌｔｖ ｒ ｓ ｔ ｈ ｗｓ ｈ ｔ ｈｅ ｎｔ ｎｓ ｐｕ ｐ ａ ｉ ｅ ｅ ｕｌ ｓ ｏ ｔ ａ ｔ ｉ ｅ ｅ ｍ ｐｏ ｒ ｓ ｗｅ ｉ ｍａ ｎ ａ ｎ ｄ ｉ ｈｅ ｅ ｉｅ ｆｂｅ ｉ ｔ ｉ ｅ ｎ ｔ ｎｔｒ ｉ ｒ，ｗｈｉｈ ｃ ｎ ｂｅ ｇ ｅ ｔｙ ｉ ｃ ｅ ｓ ｄ ｗｉｈ ｔ ｎ ｒ ａ ｅ ａ ｎｃ ｏ ｒ ｃ ａ ｒ ａ ｌ ｎ ｒ ａ ｅ ｔ ｈｅ ｉ ｃ ｅ ｓ ｄ ｌ ｕ ｈ ｐ ｗｅ ． Ｆｕｒ ｈ ｒ ｈｉ ｎ ｓ ｉ ａ ｉ ｎ ｓ ｗｓ ｈ ｔ ｈ ｒ ｓ ｂｏ ｈ ｐ ｉ ｕ ｒ ｆｅ ｔｖｔ ｆ ｔ ｅ ｄｉｈｒ ｉ ｉｒ ｒ ｔ ｅ ，ｔ ｓ ｉ ｖｅ ｔｇ ｔｏ ｈｏ ｔ ａ ｔ ｅ ｅ ｉ ｔ ｏ ｔｍ ｍ ｅ ｌｃ ｉ ｉｙ ｏ ｈ ｃ ｏ ｃ ｍ ｒ ｏ ａ ｐｉ ｎｄ ｏ ｔｍｕｍ ｉ ｒ ｌ ｎ ｔ ｆｂｅ ｅ ｇ ｈ，ｗｈ ｃ ｖｅ ｏ ｈｉ ｈ ｏ ｏ ａ ｕｅ ｒ ｓ ｅ ｔｖ ｌ ｅ ａ ｃ ｅ ｍｐ ｉｈ ｍｏ ｓ ｔ ｇ ｒ ｌ ｎｇ ｖ ｌ ｅ ｐ ｃ ｉ ｅ ｙ ｗｈ ｎ ｌｕｎ ｈ ｄ ｐｕ
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2μm波长掺Tm 3+光纤激光器的研究进展
激发 过程 也不 同 ， 因在于 不 同的光子能 量 ， 原 对应 的 吸 收能级 不 同。
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高 的传输速 度 ， 未来 高码 率 Ｄ Ｍ 系统 和未 来 相 是 ＷＤ 干光 通信 的基 础 。近年 来 ， 们对 掺 稀 土 光纤 激 光 人 器与 光纤放 大器 具有 非 常 浓厚 的兴 趣 ， 可见 光 尤 其
［ 稿 日期 】 ２ ７ Ｏ ・ ３ 收 ＯＯ ・ ５ ２ ［ 金 项 目】 国 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（ ０ ７ ０ ７ ； 世 基 ６４７ １ ） 新
纪 优 秀 人 才 支 持 计 划 （ Ｃ Ｔ ０ —０ １ ； 京 市 Ｎ Ｅ ．５０ ９ ） 北 自然 基 金资 助项 目（０ ２ ２ ） ４ ５ Ｏ ３ １８ ， 北 ［ 者 简 介 】 魏 瑞 （９ ２一） 男 ， 京 交 通 大 学 硕 士 研 究 作
维普资讯
光纤 与 电缆 及 其 应 用 技 术
Ｏｐｉａ ｉｅ ｔ ｌ Ｆｂ ｒ＆ Ｅｌｃｒｃ Ｃａ ｌ ｃ ｅ ｔｉ ｂ－＋ 一 ＋
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Ｏ 引 言
以光 纤作 基 质 的光 纤 激光 器在 阈值 、 长可 调 波 谐性 等方 面 ， 已取 得 明显进步 ， 目前 光通 信领域 的 是
新兴 技术 ， 它可 以用于 现有 的通信 系统 ， 之支持 更 使
图 ２ 出了 Ｔ ¨ 在 Ｚ Ｌ Ｎ基 质 中 的吸 收光 谱 。 由 示 ｍ ＢＡ
源 。介 绍 了 Ｔ “ 的 能级 特点 ， ｍ 并对 ２ｙ ｍ波 长 掺 Ｔ “ 光 纤激 光 器 的各 种 泵 浦 方 式 进 行 了 比较 。 ｍ
掺镱有源光纤中Al3+浓度对高功率激光输出稳定性的影响研究
掺镱有源光纤中Al3+浓度对高功率激光输出稳定性的影响研究作者：张俊逸冯术娟赵霞刘礼华周军来源：《科技资讯》2020年第31期摘要：掺镱有源光纤的抗光子暗化性能是影响高功率光纤激光器长期功率稳定性的重要因素，研究共掺杂离子浓度对掺镱有源光纤的抗光子暗化性能的影响对高功率掺镱光纤激光器的研发有重要的意义。
该文采用自制的具有不同Al3+掺杂浓度的20/400掺镱有源光纤搭建1 500 W激光输出的光纤振荡器，通过15天的持续烤机实验，研究Al3+浓度对高功率掺镱有源光纤激光器长期功率稳定性的影响。
研究表明，当Yb3+浓度为1.3 wt.%，Al3+浓度为3.6 wt.%时，其斜效率最高为71.8%，掺镱有源光纤经过15天、1 500 W烤机实验后，其激光输出功率无明显降低，未发生模式不稳定性，表现为优异的抗光子暗化性能。
关键词：掺镱有源光纤高功率光子暗化效应烤机实验中图分类号：TN248 文献标识码：A文章编号：1672-3791（2020）11（a）-0009-06Effect of Al3+ Concentration in Ytterbium Doped Active Fiber on High-Power Laser Output StabilityZHANG Junyi1，2 FENG Shujuan1 ZHAO Xia1 LIU Lihua1 ZHOU Jun2（1.Jiangsu Fasheng Optical Communication Technology Co.， Ltd.， Wuxi， Jiangsu Province， 214433 China; 2. Shanghai Optical Fiber Precision Machinery Research Institute，Shanghai， 200000 China）Abstract： In this paper， we use 20/400 ytterbium doped active fiber with different Al3+ concentration to build a 1500W laser output fiber oscillator. Through 15 days of continuous baking machine experiment， we studied the influence of Al3+ concentration on the long-term power stability of high-power ytterbium doped active fiber laser. The results show that when Yb3+ concentration is 1.3 wt.% and Al3+ concentration is 3.6 wt.%， the highest skew efficiency is 71.8%. After 15 days of experiments in 1500 W toaster， the output power of Yb3+ - doped active fiber does not decrease significantly， and there is no mode instability.Key Words： Ytterbium doped active fiber; High power; Photon darkening effect; Toaster experiment光纤激光器由于其高光束质量、良好的散射性能、长使用寿命及免维护等优异性能，被广泛应用于工业加工、国防军事、医疗卫生、科学研究等领域。
单纵模掺tm3光纤激光器的研究
硕士学位论文单纵模掺Tm3+光纤激光器的研究THE INVESTIGATION OF SINGLE LONGITUDINAL MODE TM3+-DOPEDFIBER LASER袁驰哈尔滨工业大学2012年7月国内图书分类号：TN248.1 学校代码：10213 国际图书分类号：535密级：公开工学硕士学位论文单纵模掺Tm3+光纤激光器的研究硕士研究生：袁驰导师：鞠有伦教授申请学位：工学硕士学科：物理电子学所在单位：光电子信息科学与技术系答辩日期：2012年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classified Index：TN248.1U.D.C.：535Dissertation for the Master’s Degree in Engineering THE INVESTIGATION OF SINGLE LONGITUDINAL MODE TM3+-DOPEDFIBER LASERCandidate: Chi YuanSupervisor: Prof. Youlun JuAcademic Degree Applied for: Master of Engineering Speciality:Physical ElectronicsUnit:Department of Opto-electronicsInformation Science and Technology Date of Oral Examination: July, 2012University: Harbin Institute of Technology摘要由于2μm激光处于人眼安全区和大气的弱吸收带，其在激光雷达、环境监测、医学诊断和治疗、激光测距和光谱学等领域有着重要应用；而单频2μm激光器更是在光通信，精密测量，高精度光谱分析，激光遥感，相干雷达，非线性转换上有许多其他激光器不可替代的优点，所以单频2μm激光器，成为目前的研究热点；同时光纤激光器相比较传统固体激光器有系统简单，体积小，线宽窄等优势，越来越成为实现单频激光器的主要方向。
《基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统的研究》范文
《基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统的研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，对压力传感系统的精度和稳定性要求日益提高。
在众多领域中，特别是在海洋工程、地质勘探和极地冰川监测等领域，静冰压力的准确测量显得尤为重要。
近年来，基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统因其高灵敏度、良好的稳定性和长期耐用的特点而受到广泛关注。
本文旨在深入研究这种压力传感系统的原理、应用及优势，以期为相关领域的科学研究和技术发展提供有价值的参考。
二、Er3+掺杂光纤混沌激光原理掺铒(Er3+)光纤是一种重要的光纤激光器增益介质，其具有优良的激光性能和光谱特性。
Er3+离子在光纤中通过受激辐射过程产生混沌激光，这种激光具有宽频带、高功率、低噪声等特点，为构建高性能的光纤传感系统提供了基础。
三、Bragg光栅静冰压力传感系统原理Bragg光栅是一种通过周期性改变折射率来形成的光纤传感器件。
在静冰压力传感系统中，Bragg光栅能够根据外界压力的变化产生不同的光栅周期，从而改变反射光的波长或相位。
通过检测这些变化，可以实现对静冰压力的精确测量。
四、基于Er3+掺杂光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统本系统利用Er3+掺杂光纤混沌激光作为光源，通过Bragg光栅对反射光的波长或相位进行调制，实现对静冰压力的测量。
系统具有高灵敏度、高稳定性、抗干扰能力强等优点，适用于极地冰川等恶劣环境下的静冰压力监测。
五、实验研究及结果分析我们通过实验验证了该系统的性能。
实验结果表明，该系统在静冰压力测量中具有较高的灵敏度和稳定性。
同时，我们还对系统的抗干扰能力进行了测试，结果表明该系统在复杂环境下仍能保持良好的性能。
此外，我们还对系统的长期稳定性进行了研究，发现该系统在长时间运行过程中仍能保持较高的测量精度。
六、优势与展望基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统具有以下优势：1. 高灵敏度：能够精确测量静冰压力的变化。
Tm3+掺杂玻璃光纤研究进展
摘要:2 μm 波段光纤激光可被广泛应用于激 光 雷 达、生 物 医 疗、环 境 监 测 以 及 光 谱 学 等 领 域,而 Tm 3 + 掺 杂 玻 璃 光
段荧光发 射, ห้องสมุดไป่ตู้ 在 玻 璃 基 质 中 发 光 较 弱, 受 限 于 复 合 玻 璃 光 纤 制 备 和 后 处 理 技 术, 直 至 最 近 才 在
Cr 2 + ∶ ZnSe 晶体半导体-玻璃复合光纤中实现 2. 3 μm 激 光 输 出,其 性 能 与 稀 土 掺 杂 玻 璃 光 纤 激 光 的 差 距 较
QIAN Guoquan 1,2 , TANG Guowu 1 , WU Minbo 1 , QIAN Qi 1 , CHEN Dongdan 1 , YANG Zhongmin 1
(1 . Guangdong Provincial Key Laboratory of Fiber Laser Materials and Applied Techniques, South China University of Technology,
proposed. The possible solutions and future development trends of Tm 3 + -doped glass fibers were prospected.
Key words: 2 μm band; Tm 3 + ; gain fiber; fiber laser; laser glass; single frequency laser
LD抽运Tm3+,Ho3+全固态被动调Q激光器输出特性的研究的开题报告
LD抽运Tm3+,Ho3+全固态被动调Q激光器输出特性的研究的开题报告题目：LD抽运Tm3+,Ho3+全固态被动调Q激光器输出特性的研究研究背景和意义：随着激光技术的不断发展，激光器在军事、医疗、仪器、材料加工等领域得到广泛应用。
其中，被动调Q激光器的工作原理简单、稳定性高、寿命长等特点使其成为激光器领域的研究热点之一。
Tm3+、Ho3+是被动调Q激光器中常用的掺杂离子。
利用半导体激光器抽运Tm3+、Ho3+全固态激光器是一种相对高效、稳定的方式，在实际应用中具有重要意义。
因此，研究LD抽运Tm3+,Ho3+全固态被动调Q激光器的输出特性，对于推动激光技术的发展具有重要的现实意义和应用前景。
研究内容：本课题将利用自行设计的LD抽运Tm3+、Ho3+全固态被动调Q激光器研究其输出特性。
其中，研究内容将包括以下几个方面：1. 激光器的设计和制备：设计满足被动调Q条件的Tm3+、Ho3+掺杂的YAG（Y3Al5O12）晶体激光器，选择合适的LD波长和功率实现高效抽运。
2. 输出特性的测量：利用光谱仪等设备测定激光器的输出波长、发射光谱和单脉冲能量等关键参数。
3. 输出特性的分析：通过对输出特性的分析，探究Tm3+、Ho3+掺杂对激光器性能的影响，研究激光器的调Q特性和输出功率等因素与抽运功率和晶体质量之间的关系。
研究方法：本课题将采用实验方法进行研究和验证。
利用自行设计的LD抽运Tm3+、Ho3+全固态被动调Q激光器进行实验，测量其输出参数，分析其输出特性。
预期结果：通过本研究，预计得到LD抽运Tm3+、Ho3+全固态被动调Q激光器的输出特性，研究Tm3+、Ho3+掺杂对激光器性能的影响，探究激光器的调Q特性和输出功率等因素与抽运功率和晶体质量之间的关系。
最终得到一些有关激光器设计和优化的经验和技术手段，具有一定的指导意义和应用价值。
参考文献：1. Ma, C., Sun, B., Zhang, N., Wang, Y., Xu, J., & Xu, X. (2018). Efficient eye-safe laser based on Tm:YAG ceramic slab amplifier. Optics & Laser Technology, 100, 17-20.2. Wang, Y., Sun, B., Ma, C., Zhang, N., Xu, J., & Xu, X. (2017). Dual-wavelength Q-switched Tm: YGG laser at 1998 and 2015 nm. Optics Communications, 382, 218-221.3. Li, H., Lu, H., Zhang, X., Xu, L., Wang, Z., Sun, Z., & Xu, X. (2015). Chemical stability and laser properties of transparent Yb, Tm, Ho: LuAG ceramics. Journal of Alloys & Compounds, 625, 196-201.。
Tm3+掺杂碲酸盐微结构光纤激光器
Tm3+掺杂碲酸盐微结构光纤激光器姚传飞;贾志旭;王顺宾;康喆;赵丹;秦伟平;秦冠仕【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2014(000)009【摘要】以1560 nm 的掺 Er3+石英光纤激光器作为泵浦源，在 Tm3+掺杂的碲酸盐微结构光纤中实现了2μm的激光输出。
采用棒管法拉制出了纤芯由6个空气孔包围的微结构光纤，选取了2.8 cm 的微结构光纤，研究了其激光性能，获得了9 mW 波长为1872 nm 的激光输出，激光的斜效率为6.53%，激光阈值为200 mW。
研究结果表明，所制备的 Tm3+掺杂碲酸盐微结构光纤可用于制作紧凑型2μm 光纤激光器。
【总页数】5页(P1109-1113)【作者】姚传飞;贾志旭;王顺宾;康喆;赵丹;秦伟平;秦冠仕【作者单位】集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区吉林大学电子科学与工程学院，吉林长春 130012;集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区吉林大学电子科学与工程学院，吉林长春 130012;集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区吉林大学电子科学与工程学院，吉林长春 130012;集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区吉林大学电子科学与工程学院，吉林长春 130012;集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区吉林大学电子科学与工程学院，吉林长春 130012;集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区吉林大学电子科学与工程学院，吉林长春 130012;集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区吉林大学电子科学与工程学院，吉林长春 130012【正文语种】中文【中图分类】TN244【相关文献】1.上转换亚碲酸盐光纤激光器研究进展 [J], 苏方宁;邓再德;姜中宏2.应用于2.1μm激光的Tm3+/Ho3+共掺氟碲酸盐微结构光纤研究 [J], 李成植;姚传飞;王顺宾;贾志旭;何春风;赵丹;秦冠仕;秦伟平3.Tm3+/H03+共掺碲酸盐微结构光纤激光器 [J], 孟祥伟;姚传飞;王善德;贾志旭;王顺宾;康喆;何春风;赵丹;秦伟平4.基于碲酸盐微结构光纤的超连续光源 [J], 高雪健;王善德;刘来;康喆;赵丹;秦伟平;秦冠仕5.GaInNAs半导体盘形激光器作为Tm3+(Ho3+)掺杂玻璃、晶体和纤维激光器的泵浦源 [J], 苏法刚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
Tm掺杂激光晶体荧光双稳特性研究的开题报告
Tm掺杂激光晶体荧光双稳特性研究的开题报告题目：Tm掺杂激光晶体荧光双稳特性研究研究背景与意义：激光晶体是目前用于激光技术领域的基础材料之一，其中掺杂稀土离子是激光晶体的重要组成部分。
在这些激光晶体中，Tm^3+离子已经被广泛地应用于激光器、传感器和半导体激光器等领域。
然而，在实际应用中，Tm掺杂激光晶体的双稳特性（即在激发和激发后弛豫过程中，荧光强度存在两个不同的饱和强度）限制了其性能和应用范围的发挥，尤其在高能量激光系统中更为明显。
因此，对Tm掺杂激光晶体的荧光双稳特性进行研究，对于进一步提高其激发效率、改善其发光特性、拓展其在激光技术领域的应用具有重要的理论和现实意义。
研究内容：本研究将通过实验室制备Tm掺杂激光晶体，采用荧光光谱仪和激光光谱仪对其双稳特性进行测试和研究。
具体研究内容包括：1.合成Tm掺杂YAG和YLF激光晶体，并采用XRD、SEM等手段进行结构表征和形貌研究。
2.利用荧光光谱仪和激光光谱仪对Tm掺杂激光晶体的荧光发射和吸收谱进行测试，探究其荧光峰位、荧光强度、荧光寿命等荧光特性。
3.利用激光光谱仪对Tm掺杂激光晶体的激发能量进行测试，并分析其激发光谱、激发强度、激发寿命等激发特性。
4.通过对比实验，探究不同温度下、不同掺杂浓度的Tm掺杂激光晶体的荧光双稳特性的影响因素，尝试寻找出影响其荧光强度和双稳特性的关键参数。
5.最后，基于实验数据和理论计算，提出相应的荧光双稳特性机理模型，对其物理本质进行深入探讨。
研究方法：本研究采用综合实验方法，包括实验室制备激光晶体、荧光光谱测试、激光光谱测试、数据分析等。
同时，利用荧光特性、激发特性和激发寿命等数据，借助理论计算进行定量分析和探究。
预期成果：本研究预计实现以下科研目标：1.成功制备Tm掺杂YAG和YLF激光晶体并得到其完整的荧光发射和吸收光谱。
2.明确Tm掺杂激光晶体荧光双稳特性的影响因素，尝试构建数学模型进行预测和控制。
3.提出一种更有效的方法和理论，用于优化Tm掺杂激光晶体的荧光发射和吸收特性，以及提高其在激光技术领域的应用能力。
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掺Tm3+论文：掺Tm3+ 光纤激光器输出特性掺杂浓度端面研磨稳定性
【中文摘要】掺铥光纤激光器发射谱覆盖1.5μm至2.2μm波段,其中含有两个大气窗口和一个强水吸收峰,由于其波段位于人眼安全区,所以被广泛的应用于激光医学、遥感探测、激光雷达、军事等领域,是光纤激光器领域里的研究热点。
本文从理论和实验方面对掺Tm3+双包层光纤激光器进行了研究。
主要内容如下：1介绍掺铥光纤激光器的基本原理,归纳和阐述了双包层光纤激光器的关键技术。
研究了铥元素的能级结构特点,对其光谱特性进行了分析,在此基础上介绍了掺Tm3+光纤激光器的三种泵浦方案3H6→3F4、3H6→3H5、3H6→3H4,并就三种泵浦方案的泵浦过程进行了分析。
3H4能级在其泵浦波长处的吸收截面远大于3H5和3F4能级,3H6→3F4泵浦方案属于二能级系统,难以实现粒子数反转,而3H5能级存在激发态吸收,理论得出3H6→3H4的泵浦方案较优2理论上,从速率方程出发,建立了掺Tm3+双包层光纤激光器的理论模型,获得了激光器泵浦阈值功率和输出光功率的解析表达式。
使用COMSOL软件模拟出光在光纤传输过程中的基模分布。
在MATLAB仿真环境中,进一步分析泵浦光和信号光功率分布、光纤长度、后腔镜反射率、阈值功率、掺杂浓度以及泵浦结构对输出功率的影响。
3实验上,对实心双包层光纤和光子晶体光纤端面进行研磨处理,并对比机器研磨和手工研磨两种技术,改进和提高相关实验操作技术。
其次搭建和调试掺铥光纤激光器系统,采用前
端泵浦技术,实现2.89W激光输出,斜率效率为27.5%,不稳定度为
3.7%。
【英文摘要】Emission spectra of Tm3+-doped fiber laser which contains two atmospheric windows and a strong water absorption peak covers from 1.5μm to 2.2μm. Because the wavelength is safe to man’s eyes, it is being applied in many areas such as laser medicine, long-distance detective systems, laser radar, and military fields, and it is a new research focus in the fiber laser field.In this paper, Tm3+-doped double clad fiber laser is researched in theory and experiment. The main contents are summarized as follows:1 The basic theory of Thulium-doped fiber laser is introduced, and the key technologies of double-clad fiber lasers are introduced and elaborated. For the energy level structure of thulium, we researched the characteristic of it and analyzed the absorption spectrum, present three kinds of pump scheme of the Tm3+-doped fiber laser:3H6→3F4、3H6→3H5、3H6→3H4,and analysis the pumping process. The absorption cross section of 3H4 at the pump wavelength is larger than the others, the pumping scheme of 3H6→3F4 is hard to reverse the particle for it is two energy system, the energy 3H5 has excite state absorption, than, conclude that the pumping scheme 3H6→3H4 is more excellent.2. In theory,
based on the rate equations, an analytical model of Tm3+-doped double clad fiber laser is developed, and the analytical expressions of output power and threshold pump power of fiber laser are obtained. The distribution and transmission of the fiber fundamental mode are simulated by the COMSOL software. The power distribution of pumping light and signal light in fiber, fiber length, rear cavity mirror reflectivity, threshold power, doping concentration and pump geometry which can influence the characteristic of the fiber laser are deeply investigated in the MATLAB simulation environment.3. In experiment, comparing the technology of hand-grinding with machine-polishing, end face of solid double-clad fiber and photonic crystal fiber are primarily grinded with the details of experimental operation technique being improved. The
Tm3+-doped fiber laser with Fabry-Perot cavity is carried out, and the maximum output power obtained is 2.89W, and the slope efficiency is up to 27.5%, and the instability is 3.7%. The experimental results and some problems are reasonably analyzed, and then some ideas and suggestions are presented.
【关键词】掺Tm3+ 光纤激光器输出特性掺杂浓度端面研磨
稳定性
【英文关键词】Tm3+-doped fiber laser output
characteristic doping concentration end face
grinding stabilit
【目录】掺铥双包层光纤激光器理论和实验研究摘要
4-5Abstract5第1章绪论9-14 1.1 引言9 1.2 掺铥
光纤激光器的特点及应用9-11 1.3 掺铥光纤激光器的国内外研
究现状11-12 1.3.1 掺铥光纤激光器的国外研究现状
11-12 1.3.2 掺铥光纤激光器的国内研究现状12 1.4 本文的
主要研究内容12-14第2章掺铥光纤激光器的基本原理
14-27 2.1 掺铥光纤激光器的工作原理及结构14-15 2.2
Tm~(3+)离子的能级结构及光谱特性15-19 2.2.1 Tm~(3+)离子的
能级结构15-18 2.2.2 Tm~(3+)离子的光谱特性18-19 2.3 双
包层光纤激光器的关键技术19-27 2.3.1 双包层光纤的结构
19-20 2.3.2 光纤包层泵浦耦合技术20-24 2.3.3 双包层光纤
激光器的谐振腔结构24-27第3章掺铥双包层光纤激光器激光特
性理论分析和数值模拟27-42 3.1 速率方程27-29 3.2 光纤激
光器的传输特性29-32 3.3 掺铥光纤激光器输出特性的数值模拟
32-42 3.3.1 信号光与泵浦光功率沿光纤的分布33-35 3.3.2
信号光功率与泵浦光功率的关系35 3.3.3 信号光功率与后腔镜
反射率的关系35-37 3.3.4 光纤长度和后腔镜反射率对阈值功率
的影响37-39 3.3.5 掺杂浓度以及泵浦方式对信号光和泵浦光功
率的影响39-42第4章掺铥双包层光纤激光器的实验研究
42-55 4.1 掺铥光纤激光器的实验装置42-46 4.1.1 泵浦源特
性43-44 4.1.2 掺铥双包层光纤44-45 4.1.3 掺铥光纤激光器
谐振腔45-46 4.1.4 耦合系统46 4.2 实验研究与结果分析
46-55 4.2.1 光纤端面处理46-49 4.2.2 搭建和调试掺铥光纤
激光器系统49-50 4.2.3 掺铥激光器的输出特性50-51 4.2.4
掺铥光纤激光器功率稳定性51-53 4.2.5 实验结果分析53-55
第5章总结与展望55-57 5.1 总结55 5.2 展望55-57参
考文献57-60发表的论文及参加的科研项目60-61致谢61
【采买全文】1.3.9.9.38.8.4.8 1.3.8.1.13.7.2.1 同时提供论文写作一对一辅导和论文发表服务.保过包发【说明】本文仅为中国学术文献总库合作提供，无涉版权。
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