论文部分内容阅读
高功率全光纤脉冲放大器以其低阈值、高效率、高光束质量、可靠性好、结构紧凑和散热性能好等诸多优点，在光通信、军事、医疗、激光加工等领域具有广泛的应用潜力，成为近年来的研究热点并备受关注。本论文在国家科技部973计划“基于微结构光纤的光电子功能器件的创新与基础研究”(项目编号：2003CB314906)和固体激光技术国家重点实验室基金“短脉冲双包层光纤相干激光光源的研究”(项目编号：51438020205JW1502)等项目支持下，对瓦级全光纤包层泵浦纳秒脉冲掺镱放大激光系统进行了实验研究。主要研究工作包括：
1、毫瓦级功率水平的纳秒脉冲种子源主振荡器研制。通过对平均功率0.5mW、脉宽20ns以及重复频率50kHz的脉冲信号进行两级单模掺镱光纤放大，最终得到平均功率为26.1mW，信噪比为25dB的脉冲输出，为实现瓦级全光纤纳秒脉冲光纤激光放大系统，提供了性能优良的种子源。
2、利用国产掺镱双包层光纤，将光纤侧面耦合器和主振荡功率放大技术相结合，研究了侧面分布式泵浦、两级全光纤连接的掺镱双包层脉冲光纤放大器，实现了平均输出功率2.12W、脉冲宽度20ns、重复频率50kHz的全光纤双包层脉冲光纤激光放大系统。实验中侧面泵浦耦合器成功的隔离了回波脉冲对泵浦光源的影响，解决了泵浦光源的损坏问题。
3、采用合束器耦合泵浦方式，使用低掺杂浓度的国产D型内包层的掺镱双包层光纤，通过级联两级包层泵浦光纤放大器，实现了平均功率2.75W、峰值功率2.75kW的全光纤纳秒脉冲输出，由于采用了低掺杂浓度的增益光纤，放大过程中激光脉冲形状得到有效保持，解决了脉冲放大中脉冲畸变的问题。
4、在对高功率掺镱双包层光纤纳秒脉冲放大器进行系统实验研究的基础上，对放大过程中产生的次脉冲现象进行了深入研究，发现全光纤结构的高功率脉冲放大器的光纤熔接质量对次脉冲的产生有很大影响，可以通过优化熔接参数和选择适当的多级泵浦方式及泵浦功率得到稳定的高功率脉冲输出。结合双包层掺镱光纤(YDCF)和主振荡功率放大(MOPA)技术，研制成功稳定的瓦级全光纤纳秒脉冲激光放大系统实验样机，该系统实现的主要技术指标为：激射波长为1064 nm，脉冲宽度为20ns，重复频率为50kHz，平均功率为：2.4W。