摻鐿雙包層光子晶體光纖激光器件的研究.pdf

1、近年來，在各種各樣的光纖中，光子晶體光纖(PCF)因其特殊的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)而具有獨特的光學(xué)特性和重用的應(yīng)用價值，也因此受到廣泛關(guān)注?；诠庾泳w光纖的高性能光纖有源器件成為近年來國際上的一個研究熱點。根據(jù)國內(nèi)外在光子晶體光纖有源器件方面的研究進展情況，充分利用實驗室現(xiàn)有條件，本文在以摻鐿光子晶體光纖為增益介質(zhì)的連續(xù)多波長輸出光纖激光器、高功率光纖放大器以及脈沖輸出光纖激光器等方面進行了一系列系統(tǒng)的研究，主要研究內(nèi)容包括：
　　 1.高

2、功率多波長輸出摻鐿光子晶體光纖激光器的研究
　　 根據(jù)多光束干涉原理，研究了F-P腔濾波器的機理和濾波特性，簡單闡述了光纖激光器獲得多波長輸出的常用方法、機理以及各自的優(yōu)缺點，為實驗研究提供理論指導(dǎo)；利用從Crystal Fiber A/S公司購買的摻鐿大模面積PCF作為增益介質(zhì)，光纖端面和對信號激光高反的二色鏡構(gòu)成F-P腔濾波器選頻，實現(xiàn)多波長激光輸出；研究了不同入射角度時對激光器輸出波長的影響。其中，在小角度傾斜入射FPI時

3、激光器輸出波長數(shù)目最多為四個，功率672 mW，信噪比超過30dB；而在垂直入射FPI時，得到最多輸出波長數(shù)目為十一個，功率429 mW，激光器在七波長輸出時得到最大輸出功率1.89 W，斜率效率37.46％，但在1052～1072 nm之間存在潛在振蕩波長的缺失；而且在多波長輸出時波長間隔并不相等，與理論計算相一致。
　　 采用透鏡空間耦合的方式構(gòu)建了新型的環(huán)形腔摻鐿光子晶體光纖激光器，在腔中未插入選頻元件的情況下，研究了泵浦

4、光反饋強弱對激光器輸出特性的影響。依靠激光腔本身的選頻機理實驗獲得了最多六波長激光輸出，最高輸出功率1.817W，斜率效率34.85％。
　　 2.高功率摻鐿光子晶體光纖放大器的實驗研究
　　 根據(jù)增益光纖的特性，利用普通摻鐿單模光纖、光纖光柵和小功率LD研制了低功率輸出摻鐿光纖激光器作為放大器的種子光源，輸出波長分別為1040.5nm和1057.8nm，對應(yīng)的最大功率為88.1mW、77mW。然后利用摻鐿Yb大模面積P

5、CF為增益介質(zhì)，高功率LD為泵浦源(中心波長976nm)，構(gòu)建了反向泵浦摻Y(jié)b光子晶體光纖放大器，對兩種不同波長的種子光源放大器的輸出特性進行了對比研究。在種子光波長為1040.5nm時獲得了最大1.083W的放大激光輸出，增益超過18dB，光光轉(zhuǎn)換效率12.8％，輸出激光有較高的偏振度，偏振消光比達8.4dB；更換種子光波長為1057.8nm時，放大器輸出特性優(yōu)于波長1040.5nm的。實驗獲得最大1.522W的放大激光輸出，光光轉(zhuǎn)換

6、效率24.2％，增益大于24dB，且放大激光的信噪比劣化很小，噪聲指數(shù)小于1dB。
　　 3.高峰值功率調(diào)Q脈沖輸出摻鐿光子晶體光纖激光器的實驗研究
　　 利用聲光調(diào)制器(AOM)作為Q調(diào)制器件進行了調(diào)Q脈沖輸出摻鐿PCFL的實驗研究，重點研究了兩種不同輸出方式對激光脈沖寬度及峰值功率的影響。在后向輸出結(jié)構(gòu)中，得到最窄脈沖寬度130ns，峰值功率0.31kW，而前向輸出結(jié)構(gòu)中最窄脈沖寬度180ns，峰值功率0.44kW，