高功率摻鐿光纖激光器關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、高功率摻鐿光纖激光器以其在結(jié)構(gòu)、效率和光束質(zhì)量上的重大優(yōu)勢，在激光加工領(lǐng)域大有取代傳統(tǒng)激光器的趨勢，但是摻鐿光纖等關(guān)鍵技術(shù)的不足卻阻礙了高功率摻鐿光纖激光器進一步發(fā)展。本論文圍繞高功率摻鐿光纖激光器關(guān)鍵技術(shù)，以實現(xiàn)高性能摻鐿光纖為核心；以突破摻鐿光纖中的光子暗化效應(yīng)和實現(xiàn)大芯徑光纖的模式控制技術(shù)為關(guān)鍵；以實現(xiàn)更高功率、更好穩(wěn)定性、更優(yōu)光束質(zhì)量的高功率摻鐿光纖激光器展開工作。
　　本文首先從摻鐿光纖激光器理論出發(fā)，闡述了摻鐿光纖的性

2、能參數(shù)對光纖激光器的影響，為摻鐿光纖的設(shè)計提供了依據(jù)；詳細(xì)介紹了利用改進的化學(xué)氣相沉積工藝和溶液摻雜工藝來制備摻鐿光纖預(yù)制棒和利用拉絲工藝來制作摻鐿光纖，并對其中涉及到的工藝原理進行了分析。在此基礎(chǔ)上，對具有巨大商業(yè)應(yīng)用潛力的10/130、30/250、20/400三種類型的雙包層摻鐿光纖的技術(shù)指標(biāo)進行了分析，設(shè)計了一套實現(xiàn)高性能摻鐿光纖的技術(shù)路線，并針對不同類型摻鐿光纖設(shè)計和制作了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化測試設(shè)備，建立測試數(shù)據(jù)庫，在此基礎(chǔ)上分別實

3、現(xiàn)了高性能的10/130、30/250、20/400摻鐿光纖。對影響高功率摻鐿光纖激光器穩(wěn)定性的光子暗化效應(yīng)進行研究，將Tm雜質(zhì)作為摻鐿光纖發(fā)生光子暗化效應(yīng)的敏化劑，可以解釋與摻鐿光纖光子暗化效應(yīng)相關(guān)的特定現(xiàn)象，并從實驗上證明了Tm雜質(zhì)對摻鐿光纖光子暗化效應(yīng)的影響；另外，實驗發(fā)現(xiàn)摻鐿光纖在793nm泵浦作用下表現(xiàn)出很強的光漂白效應(yīng)，具有抑制摻鐿光纖光子暗化效應(yīng)的潛力，同時根據(jù)摻鐿光纖在不同波長泵浦作用下表現(xiàn)出的光漂白效應(yīng)的差異，證明了T

4、m雜質(zhì)對摻鐿光纖光漂白效應(yīng)的影響；在此基礎(chǔ)上提出了一種分析摻鐿光子暗化效應(yīng)和光漂白效應(yīng)的新模型。利用模式競爭理論對大芯徑多模光纖激光器進行分析，實現(xiàn)大芯徑多模光纖激光器單模運轉(zhuǎn)的兩條思路：抑制高階模增益和增加高階模損耗，分別對應(yīng)于增益控制技術(shù)和彎曲選模技術(shù)。利用纖芯直徑30μm，數(shù)值孔徑0.07，摻雜面積只有70％的摻鐿光纖搭建的光纖激光器，實現(xiàn)光束質(zhì)量因子M2x=1.571.M2y=1.583；利用彎曲M x2=1.571 My2=1