【摘 要】
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1.7μm波段处于水分子两个吸收峰之间的低谷,覆盖C-H共价键的吸收峰,同时位于胶原蛋白和脂肪吸收峰的高峰,因此该波段激光器在聚合物焊接处理、有机物检测及测量、多光子荧光显微成像、光学相干层析成像以及激光手术等领域具有广阔的应用前景。然而,由于1.7μm波段位于传统稀土离子Er3+和Tm3+的发射光谱之间,缺乏高增益的增益光纤,难以实现1.7μm波段的单频光纤激光,因此关于1.7μm波段单频光纤激
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1.7μm波段处于水分子两个吸收峰之间的低谷,覆盖C-H共价键的吸收峰,同时位于胶原蛋白和脂肪吸收峰的高峰,因此该波段激光器在聚合物焊接处理、有机物检测及测量、多光子荧光显微成像、光学相干层析成像以及激光手术等领域具有广阔的应用前景。然而,由于1.7μm波段位于传统稀土离子Er3+和Tm3+的发射光谱之间,缺乏高增益的增益光纤,难以实现1.7μm波段的单频光纤激光,因此关于1.7μm波段单频光纤激光技术的相关报道较少。本文利用课题组自主研制的高增益掺铥锗酸盐玻璃光纤作为增益介质,对1.7μm单频光纤激光种子源和放大技术进行了研究,同时基于1.7μm作为泵浦源,开展2.0μm波段同带泵浦技术的研究,具体的研究内容和取得的成果如下:（1）基于粒子速率方程和功率传输方程,对1727 nm单频光纤激光的泵浦波长和增益光纤长度进行了仿真模拟,为搭建1727 nm单频光纤激光种子源的设计与优化提供了理论支持与指导。基于课题组自主研制的掺铥锗酸盐光纤,研究、设计并制作了1727nm DBR单频光纤激光器,实现了功率为12.6 m W、光信噪比（SNR）大于60 d B、激光线宽为8.6 k Hz的单频光纤激光输出,其斜率效率为4.81%。（2）将已研制出的1727 nm单频光纤激光器作为种子源,采用主振荡功率放大（MOPA）结构,对1727 nm单频光纤激光进行了功率放大技术研究。通过搭建两级掺铥光纤放大器,研究了增益光纤长度对光纤放大器输出功率、斜率效率及光信噪比的具体影响,得到了增益光纤的最佳长度,实现了1727 nm单频光纤激光的有效放大,获得了功率约为1.02 W、光信噪比为33 d B的单频光纤激光输出,其斜率效率为40.84%。（3）基于同带泵浦工作原理,将1727 nm单频光纤激光器作为泵浦源,对2.0μm波段开展了同带泵浦技术的研究,分别对1870 nm和1950 nm的DBR结构谐振腔进行泵浦,获得了功率约为26.4 m W、斜率效率为4.17%的1870 nm单频光纤激光,以及功率约为58.84 m W、斜率效率为11.54%的1950 nm单频光纤激光。
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