基于SBS自调Q的掺铒光纤激光器的研究

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要在掺饵光纤(EDF)激光器中利用受激布里渊散射(SBS)效应可以得到自调Q光脉冲输出。这种全光纤化的调Q方式除了避免额外引入调Q器件带来的祸合损耗之外，还具有结构简单、泵浦阐值低、调制效率高等特点。研究其运转的物理机理和实验规律，对研制性能优良的调Q光纤激光器具有重要的意义。本论文通过理论和实验研究了不同条件下掺饵光纤激光器的连续工作输出特性和SBS自调Q脉冲输出特性。理论上首先建立了线形腔掺饵光纤激光器的物理模型和数学模型，推导了输出功率、阐值功率和斜率效率的解析表达式，并首次在掺饵光

2、纤激光器中用贝塞尔函数来近似泵浦分布函数，对闷值功率和斜率效率随谐振腔结构参数、增益介质参数和输出光波长的变化规律进行了数值模拟，发现降低激光器入射腔镜对泵浦光的反射率、增大输出腔镜对泵浦光和信号光的反射率、选择适当的掺饵光纤长度有利于提高斜率效率并降低闽值泵浦功率。然后将全光纤调Q激光器的理论模型和光纤中描述SBS过程的祸合波方程相结合，采用时间隐式有限差分、空间后向差分的方法将SBS的理论模型离散化，并在此基础上通过数值模拟研究了泵浦参数、谐振腔结构参数和增益介质参数对输出脉冲特性的影响，发现在远大于闽值的泵浦功率下

3、可获得高功率、窄脉宽的稳定脉冲输出;增加损耗和纤芯半径均使峰值功率减小;脉宽在有限纤芯半径范围内随芯径增加而增大，在一定损耗范围内几乎不变。实验上用480nm半导体激光器作泵浦源进行了实验，研究了线形腔掺饵光纤激光器连续工作时的输出特性，获得了规律性认识。然后利用单模光纤获得了较为稳定的SBS自调Q脉冲，脉宽约为700ns，重复频率为220kHz,输出平均功率为Imw，并分析了脉冲产生的机理，研究了影响脉冲输出特性的因素。实验结果与理论模拟基本符合。最后总结了基于SBS自调Q的线形腔掺饵光纤激光器的设计原则.关键词掺饵光

4、纤激光器;调Q;受激布里渊散射;输出特性哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheutilizationofstimulatedBrillouinscatering(SBS)inErbium-dopedfiber(EDF)lasermayobtainself-Q-switchingpulseoutput.Exceptforavoidingthecouplinglossled妙extraintroduced牙switchingdevice,suchall-fiber-牙switchingsystemownsthe

5、charactersofsimplestructure,lowpumpthreshold,highmodulationefficiencyandsoon.TheresearchofthephysicalmechanicsandexperimentalregularitiesofitsoperationhasimportantmeaningtodevelopQ-switchingfiberlaserwithhighquality.Inthispaper,theoutputcharacteristicsofbothconti

6、nuousworkofEDFlaserandpulsemodeofSBSself-牙switchingunderdiferentconditionsarestudiedtheoreticallyandexperimentally.Intheory,thephysicalandmathematicalmodelsofline-shape-cavityarebuiltfirstly.Theanalyticexpressionsofoutputpower,thresholdpowerandslopecoefficientare

7、derived.TheBesselfunctionisfirstlyusedtoapproximatepumpdistributioninEDFlaser,andtheinfluencesoftheparametersofresonancecavity,gainmediatorandoutputwavelengthtothethresholdpowerandslopecoeficientarenumericallysimulated.Itisfoundthatifthereflectionofinputcavitymin

8、ortopumpisreduced,thereflectionofoutputmirrortopumpandsignallaserareincreased,andthelengthofEDFisproperlychosen,theslopecoefficientcanbeincreased,whilethethres