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论文以Er<3+>/Yb<3+>共掺双包层光纤激光器件为研究对象,包括以下几方面内容:
1.线性腔Er<3+>/Yb<3+>共掺双包层光纤激光器的研究从Er<3+>/Yb<3+>共掺光纤激光器的稳态速率方程出发,对线性腔Er<3+>/Yb<3+>共掺双包层光纤激光器的输出特性进行了数值模拟。
利用双光纤环镜作为谐振腔镜,对线性腔Er<3+>/Yb<3+>共掺双包层光纤激光器进行优化。实验表明,当输出腔镜反射率较低时激光输出功率较高。因此,采用4%菲涅尔反射的光纤端面作为激光器的输出腔镜,得到了高效的激光输出,最大输出功率达1.027 W,光一光转换效率达32.8%。
2.环形腔Er<3+>/Yb<3+>共掺双包层光纤激光器的实验研究 采用输出波长为975 nm的LD通过锥形光纤束耦合器泵浦15 m长的Er<3+>/Yb<3+>共掺双包层光纤,实现了全光纤型环形腔Er<3+>/Yb<3+>共掺双包层光纤激光器。在后向泵浦的结构中更换了不同耦合比的输出耦合器,发现输出耦合比为99%时激光器具有最佳的输出性能:输出波长为1565.8 nm,最高输出功率达到1.07 W,光一光转换效率达30.5%。实验比较了线性腔与环形腔激光器的输出特性,并且研究了隔离器处于不同位置对激光器输出性能的影响。
3.大功率超荧光光纤光源
采用双级结构构成大功率C波段超荧光光源,得到了1.16 W的超荧光输出,中心波长为1561 nm,3 dB带宽8 nm,光一光转换效率达32%。第一级为后向泵浦的掺铒光纤超荧光光源,输出功率大约为30 mW;第二级为后向泵浦的高功率Er<3+>/Yb<3+>共掺光纤放大器。利用掺铒光纤制成L波段自发辐射种子源(L band ASE seed),然后利用双程前向泵浦结构的Er<3+>/Yb<3+>共掺光纤放大器对其进行放大,构成了双级大功率L波段超荧光光纤光源。实验得到了0.94 W 的L波段超荧光输出,光谱范围从1560nm到1615 nm,覆盖了整个L波段,光一光转换效率为21%。