高功率摻鐿光纖主振蕩功率放大系統(tǒng)研究.pdf

1、種子源主振蕩功率放大(MOPA)系統(tǒng)具有高斜率效率、輸出脈沖特性可以通過種子光源控制等優(yōu)點，因而成為近年來高脈沖能量、高峰值功率脈沖激光輸出系統(tǒng)的主要方式。
　　本論文對采用摻鐿光纖的高功率MOPA進行了理論和實驗方面的研究，重點研究了工作在較低重復率脈沖輸出狀態(tài)的高功率脈沖MOPA系統(tǒng)。論文的主要工作和創(chuàng)新點如下：
　　1.首次對泵浦功率100~1000W的超高功率連續(xù)和脈沖狀態(tài)摻鐿光纖放大器(YDFA)進行了詳細的理論模

2、擬，分別研究了不同泵浦功率下，信號峰值、脈寬、重復率參數變化對放大效果的影響。模擬發(fā)現相鄰脈沖之間的放大自發(fā)輻射(ASE)功率增長速度隨泵浦功率的增加而極快的增大，以至于脈沖重復率降到幾十kHz量級以下時，ASE功率超過了信號平均功率，這在普通高功率YDFA中觀察不到。
　　2.首次模擬分析了增益光纖中的ASE功率分布情況隨時間的演變過程，發(fā)現了正向ASE功率分布曲線的峰值位置隨著時間增加向光纖輸出端移動的現象，由此解釋了正向AS

3、E功率增長慢于反向ASE功率的原因，提出了“ASE建立時間”的概念。
　　3.首次模擬研究了脈沖泵浦狀態(tài)下，不同泵浦脈沖寬度對信號脈沖放大效果的影響，發(fā)現信號脈沖的放大效果并非一直隨泵浦脈寬的增加而增強，而是存在一個放大效果最強的泵浦脈寬；找到了不同泵浦功率下放大效果最強的泵浦脈沖寬度，綜合比較了不同泵浦脈寬進行放大時的泵浦能量消耗、ASE功率、輸出脈沖峰值。
　　4.首次研究了脈沖泵浦YDFA中信號脈沖與泵浦脈沖的時間匹配

4、對放大效果的影響。發(fā)現當信號脈沖峰值位于泵浦脈沖末尾時，能得到最強的放大效果；若信號脈沖注入時間略有延遲，放大效果會有比較明顯的減弱。而且發(fā)現泵浦功率越大時，信號脈沖經過相同延遲時間之后，其放大效果減弱的程度越嚴重。
　　5.對摻鐿光纖MOPA系統(tǒng)的信號源激光器和采用脈沖泵浦方式的功率放大級分別進行了實驗研究。通過優(yōu)化放大級的泵浦脈沖寬度，成功把放大后輸出光的ASE功率降到了連續(xù)泵浦狀態(tài)下的1/8，同時信號脈沖峰值功率略高于連續(xù)泵