高功率脈沖光纖激光器及其泵浦的光參量振蕩器研究.pdf

1、高功率脈沖光纖激光器具有高光束質(zhì)量、高轉(zhuǎn)換效率、高脈沖能量、較低熱效應(yīng)等特點受到人們的廣泛關(guān)注，最近幾年來成為了國際科技界的研究熱點。使用高功率脈沖光纖激光器作為泵源，泵浦基于PPMgLN晶體的光參量振蕩器(OPO)，可以產(chǎn)生高功率中紅外激光輸出，在光電對抗、紅外干擾以及激光雷達等方面具有重要應(yīng)用。本論文主要目的是研究高功率的脈沖光纖激光器，獲得幾十ns級的高功率脈沖激光輸出，并以此作為泵源，泵浦PPMgLN晶體，獲得高功率的中紅外激光

2、輸出。本論文主要包括三個方面的內(nèi)容，聲光調(diào)Q光纖激光器研究、MOPA型脈沖光纖放大器研究以及光纖激光器泵浦的基于PPMgLN晶體的光參量振蕩器研究。
　　 聲光調(diào)Q光纖激光器采用法布里—珀羅諧振腔結(jié)構(gòu)，以大直徑雙包層摻鐿光纖作為增益介質(zhì)，獲得了穩(wěn)定的高功率脈沖波形輸出。系統(tǒng)地考慮了影響脈沖波形穩(wěn)定性的因素，包括聲光調(diào)Q開關(guān)(AOM)與反射鏡之間的距離、光纖長度、泵浦功率以及重復(fù)頻率等。使用自制光纖和Liekki公司的熊貓型保偏光

3、纖，分別研制了隨機偏振和線偏振光纖激光器，獲得了脈沖激光輸出功率分別為12w和10.5W，激光輸出脈沖穩(wěn)定，脈寬分別為45ns和33ns。
　　 分別采用固體激光器和全光纖型聲光調(diào)Q光纖激光器作為種子源，研制了MOPA結(jié)構(gòu)的高功率脈沖光纖激光器。固體激光器的光譜線寬較窄，在光纖放大器運行過程中極易產(chǎn)生SBS等非線性效應(yīng)。調(diào)整種子激光的功率和重復(fù)頻率，可以有效抑制非線性效應(yīng)，提高光纖放大器輸出功率，最終在泵浦功率達到30.4W時，

4、獲得線偏振輸出功率20W，偏振抑制比大于14dB。全光纖型聲光調(diào)Q光纖激光器結(jié)構(gòu)緊湊、功率較高，而且具有較大的光譜寬度，可增加SBS等非線性效應(yīng)的閾值，減少非線性效應(yīng)的影響。使用這種種子源的光纖放大器可以產(chǎn)生更高的輸出功率，在40W泵浦功率下，最終獲得29.6W線偏振激光輸出，偏振抑制比大于10dB。
　　 以MOPA型光纖激光器作為泵源，以PPMgLN晶體為非線性材料，運行光參量振蕩器，獲得了高功率中紅外激光輸出。首先，利用電

5、光調(diào)Q固體激光器的高脈沖能量，研究了1mm厚度PPMgLN晶體的抗光損傷特性，得到其損傷閾值約為4.6J/cm2，即460MW/cm2。其次以固體激光器作為種子源的光纖放大器泵浦OPO，在泵浦功率為15.2W時，1602nm通道獲得最高參量輸出8W，對應(yīng)3163nm的閑散光功率為2.5W，相應(yīng)的斜效率約為69％，光光轉(zhuǎn)換效率為54％。在泵浦功率增長的過程中，并沒有發(fā)現(xiàn)功率飽和現(xiàn)象。再次，用全光纖結(jié)構(gòu)的光纖放大器泵浦OPO，在泵浦功率為2