论文摘要
在可见光波段,无论是脉冲激光器或者是连续波激光器,都有着非常丰富的应用,包含光电显示、水下通信、激光加工、生物光子学、远程探测以及科学研究等方面。全光纤激光器结构紧凑,并且拥有热损耗低、光束质量高、抽运效率高等优点。利用掺杂稀土离子的氟化物增益光纤所实现的激光更加高效,这是因为相对于普通的石英光纤而言,氟化物光纤当中的声子能量会更低（580cm-1）,所以可以有效地减小由于多声子弛豫现象而引起的非辐射跃迁,因此也拥有传输损耗小的优点（～0.1dB/m）。到目前为止,已经有一些掺稀土离子的光纤激光器出现在了报道中。其中Pr3+与Ho3+在可见光波段均有着丰富的激射波长,包括绿光（521nm/549nm）、橙光（604nm/607nm）、红光（635nm）、深红光（715nm）等。但是基于上述增益光纤的自调Q可见光光纤激光器却是罕见报道,同时其中大多数报道的激光器波段不够完整,激光器输出性能较低,还有一些并不是全光纤结构。基于以上背景,本文首先介绍了掺Ho3+以及掺Pr3+的光纤激光器的国内外研究现状,然后进行了对～550nm绿光连续波Ho:ZBLAN光纤激光器以及自调Q激光器的研究工作,最后开展了对基于Pr:ZBLAN的双波长连续波激光器的研究,其主要研究内容可分为以下三个部分:Ⅰ)对掺钬ZBLAN光纤激光器和掺镨ZBLAN光纤激光器进行了基本理论的分析与研究,其中包含了Pr3+离子与Ho3+离子的能级结构、光谱特性以及氟化物光纤的基本特性,同时也介绍了掺钬ZBLAN光纤以及掺镨ZBLAN光纤的吸收谱与发射谱,并且对调Q的基本原理作了简要说明,以便为后续的实验研究铺垫了理论基础与指导。Ⅱ)利用抛光纸对掺Ho3+氟化物增益光纤进行了手工抛光,结合现有的镀膜室条件,采用等离子体溅射的方式在石英光纤的端面进行镀膜处理,制备出了输入与输出镜,得到对泵浦源450nm蓝光高透射（72%@450nm）以及对549nm绿光高反射（0.05%@549nm）的输入镜,和对绿光激光部分透过（6.5%@549nm）的输出镜,实现了全光纤结构的绿光～550nm Ho:ZBLAN自调Q光纤激光器。激光的输出阈值为190mW,调Q阈值为245mW,最大输出功率为44.5mW,斜效率约为27%,最大单脉冲能量为264nJ,脉冲宽度1010ns-889ns,脉冲重复频率58.61kHz-70.59kHz,信噪比达到41dB,这项工作首次展示了单波长绿光～550 nm自调Q掺钬ZBLAN光纤脉冲激光器。Ⅲ)实现了红绿双波长连续波Pr:ZBLAN光纤激光器,利用光纤端面镀膜镜构建了紧凑的可见光光纤激光器,输入镜选用对泵浦源444nm蓝光高透且对521nm绿光高反的端面镀膜镜（70.5%@444nm,0.06%@521nm）,输出镜选择了对红光、绿光部分透过的镀膜镜（6.4%@521nm、24.8%@635nm）,激光器阈值为130mW,最大输出功率为58mW,斜效率为16.1%;同时也完成了橙光双波长连续波Pr:ZBLAN光纤激光器,输入镜透过率为70.5%@444nm、11.5%@604nm,输出镜对橙光激光的透过率为34.9%@604nm、37.8%@607nm,激光器阈值为149mW,最大输出功率为17mW,斜效率为7.2%。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 吴家吉
导师: 蔡志平
关键词: 可见光,掺钬光纤,自调,掺镨光纤,连续波
来源: 厦门大学
年度: 2019
分类: 基础科学,信息科技
专业: 物理学,无线电电子学
单位: 厦门大学
分类号: TN248
总页数: 89
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