声光调Q掺Nd3+双包层光纤激光器的研究

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调Q光纤激光器相比普通的固体调Q激光器散热效果好、光束质量高、体积小。此外,调Q光纤激光器广泛应用在空间探测、遥感和光时域反射计等领域。1.06μm波段的短脉冲因容易被金属、塑料及陶瓷材料吸收,所以可将其聚焦到介质表面上,利用激光束与物质的相互作用来改变物质性质,便于对材料进行激光加工。本文在理论模拟的基础上,通过实验获得1.06μm调Q脉冲激光输出。文章首先对调Q光纤激光器进行了理论分析,然后根据Nd3+离子速率方程,数值模拟了掺杂光纤长度、泵浦功率对激光器工作特性的影响。数值模拟结果显示:存在一个最佳光纤长度,能够使1.06μm激光器输出功率最高;激光器功率随着泵浦功率的增大而增大。然后在理论模拟的基础上,进行了1.06μm声光调Q掺Nd3+双包层光纤激光器的实验研究。实验由两部分组成:第一部分是获得稳定的1.06μm连续激光输出,采用光纤端面直接熔接耦合的泵浦方式,谐振腔为两个FBG;实验中增益介质为长15m的掺Nd3+光纤;在泵浦电流为22A时,能够获得3.6W的连续激光输出,其谱线宽度为3nm。第二部分是在连续掺Nd3+光纤激光器的基础上,将光纤耦合型声光Q开关熔接在激光器谐振腔内,通过声光Q开关周期性的控制谐振腔的衍射损耗,在泵浦电流为10A,重复频率为2.8kHz时,能够获得脉宽28ns,脉冲峰值功率34.7kW的脉冲激光输出。
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