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消逝波增益耦合的回音壁模式光纤激光器,由于增益介质和环形腔体的有效分离,近年来引起光学微腔研究人员的极大关注。这一类激光器通常采用横向泵浦的激励方式,存在泵浦效率低、激光阈值高和回音壁模式激光仅仅出现直接泵浦区域的问题。为了解决以上问题,我们采用沿光纤轴向泵浦方式,用泵浦光的消逝波激励增益实现了沿光纤轴向较长距离内的回音壁模式激光辐射。在此基础上,沿光纤轴向分段填入不同种类的激光染料实现了在同一泵浦源激励下三波段回音壁模式激光辐射。为实现多波段消逝波激励的回音壁模式激光奠定了实验和理论基础。本文主要内容如下:
第一采用轴向泵浦方式,研究了泵浦能量与消逝场激励的回音壁模式激光的辐射长度的关系。本论文的实验和理论研究表明,沿光纤轴向泵浦的回音壁模式激光的辐射长度随着泵浦能量的增加呈非线性增长,理论和实验上吻合表明能够在较长的距离内获得消逝波激励的回音壁模式激光辐射。
第二沿光纤的轴向分段填入不同的激光增益介质,实现了同一根光纤中同时获得不同波长范围的WGM激光辐射,形成一种新型的光纤激光器—消逝场激励的多波段回音壁模式光纤激光器。
第三从理论上计算了泵浦光的消逝场(染料的增益场)和回音壁模式的消逝场的场分布,发现泵浦光的消逝场分布和圆柱形微腔回音壁模式消逝场分布在空间理想重叠。如上计算结果定性地解释了消逝场激励的回音壁模式光纤激光器低阈值、增益区域长的激光辐射特性。
第四,利用米散射理论推导的近似解析公式计算,解释了随着WGM激光辐射波长范围向长波方向变化时,相邻WGM激光模式的平均波长间隔逐渐变大、每一组WGM谱线底部的宽度也逐渐变窄,同时在WGM强峰的右边能够更清晰的看到强度较弱的另外一组峰的实验结果。