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基于高掺Yb^(3+)磷酸盐光纤的1080nm短腔单频光纤激光器

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激光与光电子学进展 2012年第10期49卷 94-97页

作者：张伟南李灿冯洲明杨昌盛徐善辉杨中民华南理工大学光通信材料研究所发光材料与器件国家重点实验室广东广州510640

报道了一种输出波长为1080nm的分布布拉格(Bragg)反射(DBR)短腔单频光纤激光器。该激光器采用1.4cm长的自制高掺Yb3+磷酸盐玻璃光纤作为激光介质。最大输出功率达到90mW,斜率效率为36.6%,1h内功率抖动小于0.05%,边模抑制比达到69dB,线... 详细信息

报道了一种输出波长为1080nm的分布布拉格(Bragg)反射(DBR)短腔单频光纤激光器。该激光器采用1.4cm长的自制高掺Yb3+磷酸盐玻璃光纤作为激光介质。最大输出功率达到90mW,斜率效率为36.6%,1h内功率抖动小于0.05%,边模抑制比达到69dB,线宽小于10kHz。在大于2 MHz高频段,相对强度噪声值小于-120dB/Hz。

关键词：光纤光学单频磷酸盐光纤 Yb3+离子短腔分布布拉格反射结构

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高掺镱双包层磷酸盐光纤的制备与研究

高掺镱双包层磷酸盐光纤的制备与研究

作者：周国栋华南理工大学

学位级别：硕士

相较于其它稀土掺杂光纤,掺镱光纤拥有很宽的吸收、发射截面,且量子转换效率高,将双包层结构的掺镱光纤作为光纤激光器的增益介质,可使激光器的输出功率或脉冲能量得到显著提高,在高功率激光器领域得到了广泛应用,近20年来更是取得了迅... 详细信息

相较于其它稀土掺杂光纤,掺镱光纤拥有很宽的吸收、发射截面,且量子转换效率高,将双包层结构的掺镱光纤作为光纤激光器的增益介质,可使激光器的输出功率或脉冲能量得到显著提高,在高功率激光器领域得到了广泛应用,近20年来更是取得了迅速的发展。在本论文中,主要概述了高掺镱双包层光纤的优点、工作原理及近年来国内外的发展状况,并成功制备了高掺镱双包层磷酸盐光纤和掺镱磷酸盐保偏光纤,具体的研究内容和取得的研究成果如下:一、研究了磷酸盐玻璃稀土离子高浓度均匀掺杂技术,提高了磷酸盐芯玻璃的稀土离子掺杂浓度,其中Yb离子掺杂浓度大于5 wt%。二、研究与解决了磷酸盐玻璃除水难题。分析了磷酸盐玻璃熔制过程中羟基(OH)含量对磷酸盐玻璃光学性能的影响,通过研究化学反应动力学过程和设计除水方案,改进了熔制磷酸盐玻璃时的除水工艺。采用反应气氛法作为除水方案,实现了高品质大块磷酸盐玻璃的熔制,其OH基在2880 cm处的吸收系数小于1 cm。三、研究了磷酸盐玻璃光纤拉丝技术。基于光纤波导理论,设计了光纤的各项光学参数,并通过优化拉丝温度、拉丝速度等工艺制度,拉制出了高掺镱双包层磷酸盐玻璃光纤。其纤芯、内包层和外包层的直径分别为75μm、275μm和1.44 mm,纤芯的数值孔径为0.039,内包层的数值孔径为0.52;其在1310 nm处的损耗系数为仅0.07 dB/cm,在980 nm处的泵浦吸收系数是239.5 dB/m。四、基于高掺镱磷酸盐芯玻璃,进行了熊猫型保偏光纤的设计,制备出了高掺镱熊猫型保偏光纤,保偏光纤的芯/包直径为5/125μm,纤芯数值孔径为0.15,应力棒尺寸为31μm,应力区与纤芯中心的距离为28μm。

关键词： Yb3+掺杂磷酸盐光纤双包层保偏

1.06μm掺镱磷酸盐光纤激光器理论及实验研究

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1.06μm掺镱磷酸盐光纤激光器理论及实验研究

作者：袁虎华南理工大学

学位级别：硕士

光纤激光器具有低阈值、低噪声、高信噪比、高稳定度和高集成化等优点,在光纤通信系统、相干检测系统、相位型光纤传感系统及光谱学等领域中有着广泛的应用。镱离子具有能级结构简单且能级之间相距较远的特点,因此难以发生无辐射交叉弛... 详细信息

光纤激光器具有低阈值、低噪声、高信噪比、高稳定度和高集成化等优点,在光纤通信系统、相干检测系统、相位型光纤传感系统及光谱学等领域中有着广泛的应用。镱离子具有能级结构简单且能级之间相距较远的特点,因此难以发生无辐射交叉弛豫和浓度猝灭,在抽运波长和激光波长处也不存在激发态吸收,近年来成为传感领域和通信领域研究的热点。本文围绕1.06μm掺镱磷酸盐光纤激光器开展了大量的理论和实验研究:探讨了光纤激光器的纵模横模选择技术,并对1.06μm掺镱磷酸盐光纤激光器的谐振腔结构进行了设计。利用镱离子能级跃迁模型,针对自制的掺镱单模磷酸盐光纤,采用速率方程和传输方程对光纤激光器工作过程进行了数值模拟,分析了抽运光和信号光沿光纤轴向的分布情况,以及不同抽运波长、镱离子掺杂浓度、散射损耗和腔镜反射率对激光器输出特性的影响。对激光器弛豫振荡噪声的理论原理进行分析,采用计算机模拟分析不同的光纤长度、腔内损耗和抽运功率对弛豫振荡噪声的影响,并提出了相应的降噪方案。对实验中所采用的各个光学元器件进行性能测量和分析,确保光纤激光器处于最佳工作状态。并在不同谐振腔结构下,利用不同长度的自制掺镱单模磷酸盐光纤作为增益介质,获得了稳定的激光光谱性能和噪声性能。为了获得较大的纵模间隔,目前实现最佳性能的光纤激光器采用单模975nm LD作为抽运源,利用光纤光栅、二色镜、2cm长自制的掺镱单模磷酸盐光纤组成谐振腔,构成了单纵模光纤激光器。该激光器抽运阈值为30mW,最高输出功率达55mW,斜率效率为9.5%,输出激光的中心波长为1063.5nm。

关键词：镱离子磷酸盐光纤光纤激光器弛豫噪声

不同基质掺Yb^(3+)光纤的单频极限输出功率

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光学学报 2014年第1期34卷 140-145页

作者：张汉伟周朴王小林许晓军国防科学技术大学光电科学与工程学院湖南长沙410073

综合分析了不同基质掺Yb3+光纤的材料特性,在改进的极限输出功率理论模型的基础上,对Yb3+掺杂的硅光纤、磷酸盐光纤、YAG晶体(或陶瓷)光纤以及蓝宝石光纤的单频极限输出功率特性进行了详细分析。计算结果表明,YAG晶体(或陶瓷)光纤和蓝... 详细信息

综合分析了不同基质掺Yb3+光纤的材料特性,在改进的极限输出功率理论模型的基础上,对Yb3+掺杂的硅光纤、磷酸盐光纤、YAG晶体(或陶瓷)光纤以及蓝宝石光纤的单频极限输出功率特性进行了详细分析。计算结果表明,YAG晶体(或陶瓷)光纤和蓝宝石光纤单频极限输出功率可以达到10kW以上。分析了单模情况下的极限输出功率,结果表明YAG晶体(或陶瓷)光纤和蓝宝石光纤在单模情况下也有较大优势,目前的单频激光功率还有很大的提升空间。对于单频激光光纤材料而言,降低受激布里渊散射(SBS)增益系数、提高导热性能是提高极限输出功率的有效途径。

关键词：激光器单频光纤激光极限输出功率硅光纤磷酸盐光纤 YAG光纤蓝宝石光纤

短腔单频DBR光纤激光器中弛豫振荡噪声抑制的研究

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激光与光电子学进展 2013年第9期50卷 24-28页

作者：湛彪徐善辉莫树培李灿杨昌盛冯洲明张伟南陈东丹杨中民华南理工大学光通信材料研究所发光材料与器件国家重点实验室广东广州510640 广东省特种光纤材料与器件工程技术研究开发中心广东广州510640

报道了短腔单频分布布拉格反射(DBR)Er3+/Yb3+共掺磷酸盐光纤激光器中弛豫振荡噪声的抑制结果。基于光电反馈法,该噪声抑制电路将激光器1.15MHz处弛豫振荡峰值幅度抑制26dB至-121dB/Hz;抑制后整个频带内相对强度噪声均低于-120dB/Hz。... 详细信息

报道了短腔单频分布布拉格反射(DBR)Er3+/Yb3+共掺磷酸盐光纤激光器中弛豫振荡噪声的抑制结果。基于光电反馈法,该噪声抑制电路将激光器1.15MHz处弛豫振荡峰值幅度抑制26dB至-121dB/Hz;抑制后整个频带内相对强度噪声均低于-120dB/Hz。实验结果表明,此噪声抑制回路对单频光纤激光器的其他光学性能无影响。

关键词：光纤光学光纤激光器单频短腔分布布拉格反射结构弛豫振荡 Er3+ Yb3+离子磷酸盐光纤