| 题名 | 半导体激光器泵浦因体激光器研究 |
| 作者 | 杜戈果 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 1999 |
| 授予单位 | 中国科学院西安光学精密机械研究所. |
| 导师 | 陈国夫 |
| 关键词 | 增益特性 光纤激光器 频率上转换 掺Tm~(3+)石英光纤 噪声特性 泵浦方式 掺Er~(3+)光纤放大器 调谐 半导体泵浦Cr:LiSAF激光器 外腔谐振倍频 腔内倍频 半导体泵浦Nd:YVO_4激光器 |
| 中文摘要 | 半导体泵浦固体激光器兼容了半导体激光器和固体激光器的双重优点，是国际上热门的一个研究方向；掺杂光纤作为一种特殊的固体材料，其激光器和放大器在新一代光通信中将发挥重要的作用。本人有幸参与了这些前沿课题的研究，论文工作主要包括以下内容：一 概述了半导体泵浦固体激光器的发展，简述了激光二级管的工作原理和用于固体激光器泵浦源的泵浦结构。二 在国内首次开展了LD泵浦Nd:YVO_4/BBO四倍频紫外激光器的研究。1 概述了LD泵浦Nd:YVO_4激光器的发展，详细介绍了激光晶体Nd:YVO_4和倍频晶体KTP，BBO的物理，光学性质。2 实验研究了LD单端和双端泵浦的Nd:YVO_4激光器。在变通平－平腔结构下，最好得到55.68%的斜效率；分析了斜率效率和输出镜最佳透过率，并根据实验数据计算了输出镜最佳透过率；分析了激光晶体的热效应。3 研究了腔内倍频激光器理论，分析了激光腔的稳定性的腔内光束的分布，并进行了编程计算；实验研究了LD泵浦Nd:YVO_4／KTP腔内倍频激光器，在泵浦功率11.85W时得到绿光输出1.35W，光－光转效率11.4%，并对实验结果进行了分析。4 用类似多光束干涉的方法分析了环形谐振腔中基波的谐振效应，从理论上确定了外腔谐振倍频的二次谐波转换效率，并进行了模拟计算；分析了环形腔的稳定性和腔内光束的分布，并进行了编程计算；实验研究了LD泵浦Nd:YVO_4／KTP／BBO四倍频激光器，得到了紫外光输出。三 在国首次开展了LD泵浦Cr:LiSAF激光器的研究。实现了激光器的脉冲和连续运转，并得到最大调谐范围806.6～920nm；对实验采用的三镜折叠腔进行了分析和设计，编程计算了激光腔的稳定区和光束在腔内的分布，并进行了像散补偿。四 综述了光纤激光器和放大器的发展，指出它们特别是光纤放大器在新一代光纤通信中将发挥重要的作用；并介绍了掺稀土元素光纤的一些相关知识。五 开展了掺铒(Er~(3+))光纤放大器的理论工作。1 介绍了掺铒光纤放大器的工作原理，基本结构以及放大器的各个组成元件及其功能。2 对掺铒光纤的参娄进行了优化，论述了数值孔径，截止波长，光纤芯径，掺杂浓度，掺杂分布等光纤参数对放大器的增益，最佳光纤长度等特性的影响。3 在前人工作的基础上，依据速率方程和光传输方程，建立了掺铒光纤放大器的理论模型。在忽略放大自发辐射时，经过详细推导，得出了隐函数形式的解析解，并利用Newton迭代法，对放大器的增益特性，功率特性，泵浦阈值，最佳光纤长度等性质进行了分析和讲座；并研究了前向泵浦，后向泵浦和双向泵浦三种不同泵浦方式下增益和泵浦功率沿光纤的分布；得到的某些结论是国内外文献中未见报道的。4 利用四阶Runge-Kutta法进行数值求解，对放大器中自发辐射噪声进行了详细的分析，研究了放大器中自发辐噪声与泵浦功率，光纤长度，信号输出功率的关系，并研究了正向和反向传输的噪声功率沿光纤的分布，得到了一些有益的结论。六 在国内首次开展了国产掺铥(Tm~(3+))石英光纤激光特性的研究。研究了掺铥石英光纤的频率上转换现象，分析了上转换近红外光，红光和蓝光的发光机理，指出近红外光的产生属于步进两光子吸收过程，而红光和蓝光的产生则属于步进三光子吸收过程；实验中到的肩峰现象是国内外文献中未见报道的。实现了掺铥石英光纤激光器在1.9μm附近的连续运转。创新工作如下：1 在国内首次开展了LD泵浦Nd:YVO_4／KTP／BBO谐振四倍频外产生技术的研究。通过腔内倍频得到绿光输出1.35W, 光－光转换效率11.4%；通过外腔谐振倍频得到紫外光输出。2 在国内首次开展了LD泵浦Cr:LiSAF激光器研究。实现了激光器的脉冲和连续运转，并得到最大调谐范围806.6～920nm。3 系统深和地研究了掺铒（Er~(3+)）光纤放大器的理论，得到的某些结论是国内外文献中未见报道的。对放大器的增益特性，功率特性，泵浦阈值，最佳光纤长度等性质进行了分析和讨论；研究了不同泵浦方式下增益和泵浦功率沿光纤的分布；对放大器中自发辐射噪声进行了详细的分析。4 在国内首次开展了国产掺铥(Tm~(3+))石英光纤激光特性的研究。研究了掺铥石英光纤激光器在1.9μm附近的连续运转。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-10-10 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.opt.ac.cn/handle/181661/14262]  |
| 专题 | 西安光学精密机械研究所_中国科学院西安光学精密机械研究所(2010年前) |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杜戈果. 半导体激光器泵浦因体激光器研究[D]. 中国科学院西安光学精密机械研究所.. 1999. |
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