掺铥光纤激光器的研究

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掺镱微结构光纤激光器的设计与实验的开题报告

掺镱微结构光纤激光器的设计与实验的开题报告1. 研究背景微结构光纤激光器是一种新型的激光器，相比传统激光器具有更小的尺寸、更高的功率、更高的效率和更高的可靠性。

其中，掺镱微结构光纤激光器又是一种应用广泛的激光器。

其利用微结构光纤中的光纤泵浦技术来实现掺镱光纤激光器的激光输出，并且具有优秀的光谱品质和高能量转换效率。

因此，在研究掺镱微结构光纤激光器的设计与实验方面具有重要意义。

2. 研究内容本文旨在探究掺镱微结构光纤激光器的设计与实验，具体研究内容如下：(1) 系统地阐述掺镱微结构光纤激光器的工作原理及其性能特点；(2) 基于各种相应的设计原则（如波导分析、环形共振器分析等），提出掺镱微结构光纤激光器的激光输出电路和参数设计方案；(3) 建立掺镱微结构光纤激光器的模拟仿真模型，并进行性能分析和优化；(4) 搭建实验平台，实现掺镱微结构光纤激光器的激光输出，比较实验结果与仿真分析结果的一致性。

3. 研究意义和预期目标本文的研究意义在于能够提出基于微结构光纤的掺镱光纤激光器设计方案及其性能分析，以此提高这种激光器的效率和可靠性，进一步推动微结构光纤激光器产业的发展。

预期目标是成功搭建掺镱微结构光纤激光器实验平台，实现稳定的激光输出，并能够对其性能进行充分分析，最终证明所提出的设计方案的可行性。

4. 研究方法和步骤为了实现本文的研究目标，需要采取以下措施：(1) 阅读相关文献，深入理解掺镱微结构光纤激光器的原理及其工作特点；(2) 根据文献中提出的电路和参数设计原则，建立掺镱微结构光纤激光器的激光输出电路和参数设计方案；(3) 借助模拟仿真软件（如Lumerical、COMSOL等），建立激光器的仿真模型并进行性能分析和优化；(4) 根据仿真分析结果，进行优化后，搭建实验平台并进行激光输出实验；(5) 对实验数据进行分析，与仿真分析结果进行对比，验证掺镱微结构光纤激光器的性能，并对其发展提出展望。

5. 论文结构本文的结构安排如下：第一章：绪论。

掺铒脉冲光纤激光器及其泵浦的掺铥光纤激光器研究

掺铒脉冲光纤激光器及其泵浦的掺铥光纤激光器研究摘要：掺铒脉冲光纤激光器和掺铥光纤激光器是目前应用最广泛的激光器之一。

本文将综述掺铒脉冲光纤激光器和掺铥光纤激光器的特点、优点、应用以及泵浦方式的研究进展。

关键词：掺铒激光器、掺铥激光器、波长、光谱宽度、泵浦掺铒脉冲光纤激光器的研究掺铒脉冲光纤激光器是基于掺铒光纤而成，具有很高的光谱宽度、很短的脉冲宽度、很高的功率和能量密度。

掺铒脉冲光纤激光器可以产生各种光谱波长的脉冲，从红外到紫外光谱覆盖范围很广。

它具有以下特点：（1）修正倍频技术通过修正倍频技术，可以在掺铒光纤激光器中产生许多有用的波长，从而增加光谱范围。

同时，还可以实现国际上制定的通讯波长标准。

（2）高峰值功率掺铒脉冲光纤激光器的高峰值功率可以达到数兆瓦或以上，具有很大的应用潜力。

（3）极短脉冲掺铒脉冲光纤激光器的脉冲宽度可以降低到微秒、毫秒乃至纳秒的级别，而且可以产生超短脉冲，频率可以从kHz到GHz。

（4）宽谱输出掺铒脉冲光纤激光器具有宽谱输出的特点，可以实现波长可调性。

掺铒脉冲光纤激光器的应用随着科技的不断发展，掺铒脉冲光纤激光器在医学、制造、通讯、摄影和光学仪器等领域得到广泛的应用。

（1）医学掺铒脉冲光纤激光器的超短脉冲可以用于眼科手术，如白内障手术和近视手术。

（2）制造掺铒脉冲光纤激光器可以用于制造高精度光学元件、雕刻和刻蚀微观结构等。

（3）通讯掺铒脉冲光纤激光器可以用于光纤通信，如光纤传输、光纤传感和光纤通道。

（4）摄影和光学仪器掺铒脉冲光纤激光器可以用于激光闪光灯、数字相机、测距仪、激光投影和光学显微镜等。

掺铥光纤激光器的研究掺铥光纤激光器是基于掺铥光纤而成，具有很窄的光谱宽度和高的功率效率。

掺铥光纤激光器可产生波长在约790-1600nm的激光。

它具有以下特点：（1）急冷敏捷调制技术掺铥光纤激光器具有急冷敏捷调制技术，可以使激光的输出被瞬时开启或关闭，从而提高激光的调制速度。

（2）能量密度高掺铥光纤激光器的能量密度非常高，可以达到100mJ，这是其他激光器无法比拟的。

掺铥光纤激光器

掺铥光纤激光器1、掺铥光纤激光器掺铥光纤激光器的光谱可调谐范围更宽（~1600 nm-2200 nm），该波段处于人眼安全波段且包含了1940 nm附近的水吸收峰，对组织的穿透深度浅，且还包含几个大气窗口及特殊气体的吸收峰。

与同时处于人眼安全波段掺铒或铒镱共掺1550 nm激光器相比，掺铥光纤激光器的光光转换效率可达60%以上；且位于铥离子吸收带的790 nm半导体激光器技术成熟，可提供高功率泵浦源；此外，此波段泵浦时，量子转换效率为200%。

掺铥基质为石英光纤，也容易实现高功率输出。

对于掺铥光纤激光器的研究，连续输出已达千瓦量级，如：飞秒150 W的功率输出，皮秒也达到百瓦的输出功率水平，相比之下，单脉冲能量较高的纳秒量级脉冲输出平均功率较低，且多数为空间泵浦结构，最高仅为110 W。

793 nm 半导体泵浦激光器的输出功率已达数百瓦，所以掺铥光纤激光器的输出功率可更高。

且与掺镱光纤激光器相比，掺铥光纤激光的受激布里渊散射和受激拉曼散射的产生阈值要高4倍以上，光纤端面的损伤阈值也高出近10倍，在高功率输出方面优势更加明显。

目前高功率、可调谐掺铥光纤激光器正处于研究的热点。

2、研究进展(1)、纳秒脉冲掺铥光纤激光器研究进展（主动调Q）：输出参数（脉冲能量/功率、斜率效率/重频、脉宽）是否全光纤结构研究单位4 W，4 kHz，130 ns 否加拿大信息技术研究12.3 W，100 kHz，45 ns 否法德研究所33 W，13.9 kHz，15 ns 否耶拿大学应用物理研究所52 W，50 kHz，822 ns 是新加坡南洋理工大学(2)、皮秒/飞秒脉冲掺铥光纤激光器研究进展（锁模）：平均功率，重复频率，脉宽，实现方式是否全光纤结构研究单位3.1 W，100 MHz，108 fs，CPA 否美国IMRA公司5.4 W，100 kHz，300 fs，SESAM/CPA 是美国PolarOnyx公司7 W，2 MHz，33 ps，电流调制否英国南安普顿大学152 W，49.1MHz，~700 fs，CPA 否德国耶拿大学。

高功率连续波掺铥光纤激光器研究进展

第38卷，第5期红外1文章编号：1672-8785(2〇17)〇5-0001-〇7高功率连续波掺铥光纤激光器研究进展张伟^张嘉阳^吴闻迪1余婷1叶锡生1(1.中国科学院上海光学精密机械研究所，上海201800 ;2.中国科学院大学，北京1〇〇〇必）摘要：掺铥光纤激光器（Tm-Doped Fiber Laser,TDFL)具有结构装凑、散热性能优良、光束质量好、非钱性效应阈值高等优点，其量子转换效率在理论上可达200% …TDFL产生的1.7〜2.1 nm激光在多个领域具有广泛应用。

筒要介绍了 Tm3+离子的吸收谱和能续结构、T D F L三种系捕方式的优缺点以及国内外高功率T D F L的研究进展，并就其未来发展给出了初步看法.关键词：掺铥先纤激光器；泵浦方式；高功率中图分类号：TN248 文献标志码：A D O I:10.3969/j.issn.l672-8785.2017.05.001 Research Progress of High Power Continuous-waveTm-doped Fiber LaserZHANG Wei 1气ZHANG Jia-yang WU Wen-di \YU Ting \YE Xi-sheng 1(1. Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai201800, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China) Abstract: Tm-doped Fiber Lasers (TDFL) have the advantages of compact structure, excellent coolingcapacity, good beam quality and high non-linear effect threshold etc. Theoretically, its quantum conversion efficiency can be up to 200%. The laser generated by TDFLs at the wavelengths from 1.7 \xmto 2.1 ]xm has wide applications in many fields. The absorption spectrum and level structure of Tm3+,the advantages and disadvantages of three different pumping methods and the research progress of highpower TDFLs at home and abroad are presented in brief. Finally, the preliminary view on the futuredevelopment of high power TDFLs is given.Key words: Tm-doped fiber laser; pumping method; high power〇引言辱在t t i l率，satt着1w就提出了将光评应用于激光器的思路。

非线性偏振旋转锁模掺铥光纤激光器脉冲动力学研究

摘要近些年，光纤激光器的研究逐渐往长波长方向发展，其中掺铥光纤激光器能够输出波长在2 μm附近的激光，受到了广泛的关注。

掺铥光纤激光器中锁模技术是产生超短脉冲的重要条件，尽管被动锁模光纤激光器可以实现不同的锁模脉冲，但在丰富而复杂的非线性动力学驱动下，可以通过控制光纤谐振腔中的色散、非线性、光纤增益和元件损耗等参数来发掘一些特殊形状的脉冲或脉冲的其他特征。

本文以非线性偏振旋转(Nonlinear Polarization Rotation, NPR)锁模掺铥光纤激光器为实验平台，色散管理为基础，系统研究了不同色散被动锁模光纤激光器脉冲的动力学特性，主要的工作内容如下：1. 首先，搭建了负色散NPR锁模掺铥光纤激光器，获得一种重复频率为19.8 MHz，信噪比为56 dB，中心波长在1984.74 nm附近的特殊形状的类h型脉冲。

不同于传统孤子，该脉冲鲜有报道，单脉冲能量为6.7 nJ，打破了传统孤子面积理论的限制。

脉冲在形状上类似字母“h”，称为类h型脉冲。

进一步演化分析发现，类h型脉冲特征上与耗散孤子共振脉冲相似，随着泵浦功率的增加，脉冲会展宽，脉冲持续时间长、无波裂、能量高。

2. 然后，基于高数值孔径(Ultra-High Numerical Aperture, UHNA7)光纤为色散补偿光纤，搭建了在零色散和正色散NPR锁模掺铥光纤激光器。

当激光器工作在零色散附近的反常区域，实验获得了光谱宽度为24.3 nm，信噪比为43 dB，重复频率为6.88 MHz的类噪声锁模脉冲。

通过脉冲的演化分析，发现类噪声锁模脉冲可以发生分裂产生谐波锁模脉冲，说明类噪声脉冲并非可以无限增加能量，在一定条件下脉冲也会分裂。

当激光器工作在正色散区域，实验获得了耗散孤子共振脉冲的输出。

该脉冲是由高斯型演化成平顶的矩形脉冲，脉冲的重复频率为 5.16 MHz，信噪比为51 dB。

实验验证了脉冲会随着泵浦功率的增加发生展宽，并未出现脉冲分裂，表明在正色散下，该脉冲能够容忍更高的非线性效应，可以实现更高能量的脉冲输出。

2_m掺铥_Tm_3_光纤激光器的实验研究

2L m 掺铥(Tm 3+)光纤激光器的实验研究杨丽萍,冯晓强,陆宝乐,王郡婕,任兆玉,白晋涛(西北大学光子学与光子技术研究所,陕西西安 710069)提要:为了实现高效、紧凑、窄线宽的2L m 激光输出,采用中心波长为790nm 的LD 激光器作为泵浦源端面泵浦掺铥光纤,半导体散热系统,光纤布拉格光栅(FBG)构成谐振腔的全光纤激光器。

首先,我们采用一个光栅,光纤尾端采用4%的菲涅尔反射,将所有的光学元件熔接在一起后,我们获得了2L m 的稳定输出。

当泵浦电流为44A 时,获得的最大输出功率为8.7W,斜率效率为29.4%,其线宽为4.5m,阈值功率为0.7W 。

当采用两个光栅构成谐振腔时,其线宽可窄至3nm 左右,光斑质量可得到进一步的提高.实验结果表明:该激光器稳定性可靠、输出激光线宽较窄,功率较高,光斑质量好。

关键词:掺Tm 3+光纤激光器:光纤布拉格光栅;2L m 波长;全光纤激光器中图分类号:TN248.1 文献标识码:A 文章编号:0253-2743(2012)01-0018-02Experimental study of Tm -doped fiber laser near 2L mY ANG Li-ping,FENG Xiao-qi ang,LU Bao-le,WANG Jun-jie,REN Zhao-yu,BAI Jin-tao (Institute o f Photonics &Photonic Technology,Northwestern Uni v ersily,Xi .an 710069,Chi na)Abs tract:In order to achieve efficient,co mpact,narrow line width laser output at 2L m,with center wavelength of 790nm laser as pump s ource of LD end-pumped Tm-doped fiber,semic onductor cooling s ystem,and resonant cavi ty which was c onstituted by fiber Bragg grati ngs were designed for all-fiber las er.Fi rs t,we use a FBG,and another optical fiber end w i th 4%Fres nel reflection,then w e welded all the optical components together,we get 2L m the stabili ty of the output.When the pump current is 44A,w e access to the maxi mum output power of 8.7W,with a slope effici ency of 29.4%,and the width of 4.5nm,the thres hold power is 0.7W.When the cavity with two gratings,its width can be about as narrow as lnm,spot quality could be further improved.The resul ts show that the s tabili ty of laser output is high,line width i s relatively narrow,the po wer of output is hiagh,and the quality of the beam is perfect.K ey words :Tm 3+-doped fi ber laser;FBG;2L m wavelength;all fiber laser收稿日期:2011-12-11基金项目:国家/8630计划项目(2007AA03)作者简介:杨丽萍(1986-),女,硕士研究生,主要研究方向为光纤激光器。

中红外掺铥光纤激光器光束特性研究

Mx =
2 x 2 [ 62 7]
σ =
2 y
(x + x ) Z ( x, y ) d x dy � κ , Z ( x, y) dx dy κ ( y + y) � Z ( x, y) d x dy κ . Z ( x, y) dx dy κ
2 2
(2 )
(3)
πD0 xθ πD0 yθ x 2 y ; My = . λ λ 4 4
x
y
其中 , Z ( x, y) 为热释电探测器阵列中某个像素的功率密度值 , 且
由于本实验使用热释电探测器阵列测量 , 式和式 (5) 可表达为 σ2x =
(4 )
σ =
2 y
∑∑ , ∑ ∑ Z ( x, y) ) Z ( x, y ) � ∑ ∑ (y - y . ∑ ∑ Z ( x, y)
x
) Z ( x, y ) x (x - x � y
x y
2
(6 )
2
x
y
(7)
[ 1 24 ]
截面垂直方向的光束束腰直径 ; θ x 为光束横截面水平方向的远场发散角 ; θ 为光束横截面垂直方向的 y 远场发散角 ; λ代表激光的波长 . 根据 Siegm an 的描述 , M 因子的测量可归结为用二阶矩法测量激光束的束腰宽度和远场发散角 . 由于本实验所测光束横截面是非均匀对称的 , 所以要从水平和垂直两个截面方向来描述光束质量 . 在测量过程中 , 假设光束沿三维坐标系的 z 轴方向传输 , 则在 z轴某处 , 可得激光光束横截面上水平方向和垂直方向功率密度分布函数的二阶矩表达式为 [ 7 ]
[6] 2
, 这

掺铥光纤纤芯掺杂浓度与吸收系数实验研究

掺铥光纤纤芯掺杂浓度与吸收系数实验研究衣永青，梁小红，段云峰，王东波，宁鼎【摘要】以掺铥双包层光纤为例，主要介绍了用高温气相掺杂工艺制备高掺铥双包层光纤的工艺原理和工艺过程，对不同料路温度下铥的掺杂浓度进行了研究，重点研究了纤芯掺杂浓度与吸收系数的关系，通过研究找到了相关规律，为采用高温气相掺杂工艺制备高掺铥双包层光纤提供了依据。

【期刊名称】光通信技术【年(卷),期】2010(034)002【总页数】3【关键词】高温气相掺杂；Tm3+掺杂；吸收系数；双包层光纤0 引言掺杂光纤是一种向常规的石英玻璃基质中掺入稀土元素（如铒、镱、铥等）的特种光纤，主要用于研制光纤激光器和放大器。

由于有源光纤激光器具有高的能效比、输出光束质量好、输出波长范围宽、体积小、重量轻等优点[1]，近年来，有源光纤激光器取得了飞速发展，但随着输出功率的进一步提高，人们越来越发现人眼安全问题成为光纤激光器发展的重要问题，由于掺铥光纤激光器的发射波长在2μm附近，属于人眼安全波段范围[1]，所以掺铥光纤近几年发展迅速，成为研究热点。

铥，为镧系稀土元素，原子序数69。

光纤激光器的发射波长在2μm附近，能够实现1.6～2.1μm的调谐，是所有稀土离子中最宽的，其中2μm近红外长波段对人眼安全，保护视网膜不会受到高功率激光的照射，避免引发永久伤害和失去视力，可广泛应用于激光雷达、遥感技术以及激光医学、眼睛安全的近距离遥感、军事等领域。

由于掺铥光纤的这些重要应用价值，国外在掺铥光纤的研究方面发展迅速，经过短短几年，国际上双包层掺铥光纤和光纤激光器的研究飞速发展。

英国南安普敦大学和通讯研究室、德国汉堡技术大学、美国的Polaroid Corporation、Bell实验室、日本的NTT、Hoys以及俄罗斯的IREPolus公司均在掺稀土离子双包层光纤研究中取得了许多重要成果[2]。

随着对掺铥光纤研究的快速发展，对掺铥光纤的性能尤其是掺杂浓度和掺杂均匀性提出了更高的要求，掺杂物的浓度和掺杂均匀性对掺杂光纤的主动性功能有显著的影响[3]，目前国内有源光纤的制备主要采用MCVD工艺结合溶液掺杂技术，这种传统工艺方法存在光纤芯部的稀土离子掺杂浓度低、均匀性差等缺点。

掺镱光纤激光器工作原理

掺镱光纤激光器工作原理掺铒光纤激光器作为一种高效率、高功率、高光质、可调谐性和可重复性良好的激光器，被广泛地应用于各个领域。

而掺镱光纤激光器也是一种常见的激光器，它与掺铒光纤激光器相似，但通过掺入不同的离子来实现不同的工作波长。

下面将为大家介绍掺镱光纤激光器的工作原理。

掺镱光纤激光器的工作原理就是利用掺镱光纤的激活离子镱离子来实现激光的放大和发射。

掺镱光纤激光器的能量转化过程大致可以分为三个阶段：抽运阶段、饱和阶段和发射阶段。

在抽运阶段，由激光二极管提供泵浦能量，使得掺镱光纤中的镱离子激发跃迁到较高的能级，形成了一个高能级的激发态。

这个高能态能够吸收输入光的辐射能量，从而使得掺镱光纤中的镱离子获得一定的能量。

在饱和阶段，当掺镱光纤中的镱离子在高能态时，它们可以通过非辐射跃迁的方式跃迁到一个低能态，当他们从高能态跃迁到低能态时，就释放出了能量，放大输入光。

在发射阶段，当掺镱光纤中的镱离子从高能态跃迁到低能态时，会释放出能量，激发产生的能量会与输入的光线叠加在一起，使得输出光能够以较高的能量进行发射。

这里的掺镱光纤激光器利用了激活离子镱离子的特性，实现了激光器的抽运、激化和能量输出。

在掺镱光纤激光器的应用中，其主要优点就是能够满足高功率、高效率、高光质、可调谐性等特殊需求。

同时，在生物医学、材料加工等领域中也有着广泛的应用。

例如，在材料加工方面，掺镱光纤激光器可用于切割、钻孔、雕刻和焊接各种材料。

在生物医学方面，掺镱光纤激光器可用于激光治疗和医学成像等领域。

总之，掺镱光纤激光器是一种非常有用的激光器，它可以产生高质量的激光输出，并可满足各种复杂的工业和医学应用。

其工作原理简单清晰，但是需要注意的是，较高的泵浦功率和较长的光纤长度会导致离子之间过多相互作用，因而降低激发和放大效率，导致激光器性能下降。

因此，在实际应用过程中，需要科学合理地制定掺杂浓度、泵浦功率与光纤长度等参数以达到最佳效果。

1064nm波段泵浦掺铥光纤激光器的理论研究

（ＨｅｎａｎＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＬａｓｅｒａｎｄＯｐｔｏ — ｅｌｅｃｔｉｒｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００５２，Ｃｈｉｎａ）
・激光器技术・
１０６４ｎｍ波段泵浦掺铥光纤激光器的理论研究
陈德利，孙晓红
（郑州大学信息工程学院河南省激光与光电信息技术重点实验室，河南郑州４５００５２）
摘
要：文章对１０６４ＢＢ波段泵浦掺铥光纤激光器进行理论分析，以获得到对实际研究有用的
ｌｉｇｈｔｎｄａｉｎｔｉｒｎｓｉｃａｂｓｏｒｐｔｉｏｎａｒｅｌｓａｏｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｉｎｔｈｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎｓ．Ｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｆｂｅｒｌｅｎｇｔｈ，ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕ－ｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｏｓｉｔｉｖｅａｎｄｒｅｖｅｒｓｅｐｕｍｐｌｉｇｈｔａｎｄｌａｓｅｒｉｎｔｈｅｉｆｂｅｒａｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｗｉｔｈＭａｔｌａｂｓｏｆｔｗｙｅａ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒａｎｄｏｐｔｉｍａｌｉｂｆｅｒｌｅｎｔｈｇｉｓｌｓａｏｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄｎａａｌｙｚｅｄｂｙｗａｙｏｆｔｈｅｏｒｅｔｉｃｌａｍｏｄｅｌｉｎｇ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｉｎｔｉｒｎｓｉｃａｂｓｏｐｔｒｉｏｎｃｏｅｉｃｆｉｅｎｔａｎｄｄｏｐａｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｎｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｌａｓｅｒｐｏｗｅｒｉｓｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｗｉｔｈｔｈｅｂｅｓｔｏｐｔｉｃｌａｉｆｂｅｒｌｅｎｔｈｇ．Ｉｔｉｓｒｅａｓｏｎａｂｌｅｔｈａｔｉｎｔｉｎｒｓｉｃｂｓａｏｐｔｒｉｏｎｃｏｅｉｃｆｉｅｎｔｉｓｔａｋｅｎｉｎｔｏ

掺Tm3论文：掺Tm3光纤激光器输出特性掺杂浓度端面研磨稳定性

掺Tm3+论文：掺Tm3+ 光纤激光器输出特性掺杂浓度端面研磨稳定性【中文摘要】掺铥光纤激光器发射谱覆盖1.5μm至2.2μm波段,其中含有两个大气窗口和一个强水吸收峰,由于其波段位于人眼安全区,所以被广泛的应用于激光医学、遥感探测、激光雷达、军事等领域,是光纤激光器领域里的研究热点。

本文从理论和实验方面对掺Tm3+双包层光纤激光器进行了研究。

主要内容如下：1介绍掺铥光纤激光器的基本原理,归纳和阐述了双包层光纤激光器的关键技术。

研究了铥元素的能级结构特点,对其光谱特性进行了分析,在此基础上介绍了掺Tm3+光纤激光器的三种泵浦方案3H6→3F4、3H6→3H5、3H6→3H4,并就三种泵浦方案的泵浦过程进行了分析。

3H4能级在其泵浦波长处的吸收截面远大于3H5和3F4能级,3H6→3F4泵浦方案属于二能级系统,难以实现粒子数反转,而3H5能级存在激发态吸收,理论得出3H6→3H4的泵浦方案较优2理论上,从速率方程出发,建立了掺Tm3+双包层光纤激光器的理论模型,获得了激光器泵浦阈值功率和输出光功率的解析表达式。

使用COMSOL软件模拟出光在光纤传输过程中的基模分布。

在MATLAB仿真环境中,进一步分析泵浦光和信号光功率分布、光纤长度、后腔镜反射率、阈值功率、掺杂浓度以及泵浦结构对输出功率的影响。

3实验上,对实心双包层光纤和光子晶体光纤端面进行研磨处理,并对比机器研磨和手工研磨两种技术,改进和提高相关实验操作技术。

其次搭建和调试掺铥光纤激光器系统,采用前端泵浦技术,实现2.89W激光输出,斜率效率为27.5%,不稳定度为3.7%。

【英文摘要】Emission spectra of Tm3+-doped fiber laser which contains two atmospheric windows and a strong water absorption peak covers from 1.5μm to 2.2μm. Because the wavelength is safe to man’s eyes, it is being applied in many areas such as laser medicine, long-distance detective systems, laser radar, and military fields, and it is a new research focus in the fiber laser field.In this paper, Tm3+-doped double clad fiber laser is researched in theory and experiment. The main contents are summarized as follows:1 The basic theory of Thulium-doped fiber laser is introduced, and the key technologies of double-clad fiber lasers are introduced and elaborated. For the energy level structure of thulium, we researched the characteristic of it and analyzed the absorption spectrum, present three kinds of pump scheme of the Tm3+-doped fiber laser:3H6→3F4、3H6→3H5、3H6→3H4,and analysis the pumping process. The absorption cross section of 3H4 at the pump wavelength is larger than the others, the pumping scheme of 3H6→3F4 is hard to reverse the particle for it is two energy system, the energy 3H5 has excite state absorption, than, conclude that the pumping scheme 3H6→3H4 is more excellent.2. In theory,based on the rate equations, an analytical model of Tm3+-doped double clad fiber laser is developed, and the analytical expressions of output power and threshold pump power of fiber laser are obtained. The distribution and transmission of the fiber fundamental mode are simulated by the COMSOL software. The power distribution of pumping light and signal light in fiber, fiber length, rear cavity mirror reflectivity, threshold power, doping concentration and pump geometry which can influence the characteristic of the fiber laser are deeply investigated in the MATLAB simulation environment.3. In experiment, comparing the technology of hand-grinding with machine-polishing, end face of solid double-clad fiber and photonic crystal fiber are primarily grinded with the details of experimental operation technique being improved. TheTm3+-doped fiber laser with Fabry-Perot cavity is carried out, and the maximum output power obtained is 2.89W, and the slope efficiency is up to 27.5%, and the instability is 3.7%. The experimental results and some problems are reasonably analyzed, and then some ideas and suggestions are presented.【关键词】掺Tm3+ 光纤激光器输出特性掺杂浓度端面研磨稳定性【英文关键词】Tm3+-doped fiber laser outputcharacteristic doping concentration end facegrinding stabilit【目录】掺铥双包层光纤激光器理论和实验研究摘要4-5Abstract5第1章绪论9-14 1.1 引言9 1.2 掺铥光纤激光器的特点及应用9-11 1.3 掺铥光纤激光器的国内外研究现状11-12 1.3.1 掺铥光纤激光器的国外研究现状11-12 1.3.2 掺铥光纤激光器的国内研究现状12 1.4 本文的主要研究内容12-14第2章掺铥光纤激光器的基本原理14-27 2.1 掺铥光纤激光器的工作原理及结构14-15 2.2Tm~(3+)离子的能级结构及光谱特性15-19 2.2.1 Tm~(3+)离子的能级结构15-18 2.2.2 Tm~(3+)离子的光谱特性18-19 2.3 双包层光纤激光器的关键技术19-27 2.3.1 双包层光纤的结构19-20 2.3.2 光纤包层泵浦耦合技术20-24 2.3.3 双包层光纤激光器的谐振腔结构24-27第3章掺铥双包层光纤激光器激光特性理论分析和数值模拟27-42 3.1 速率方程27-29 3.2 光纤激光器的传输特性29-32 3.3 掺铥光纤激光器输出特性的数值模拟32-42 3.3.1 信号光与泵浦光功率沿光纤的分布33-35 3.3.2信号光功率与泵浦光功率的关系35 3.3.3 信号光功率与后腔镜反射率的关系35-37 3.3.4 光纤长度和后腔镜反射率对阈值功率的影响37-39 3.3.5 掺杂浓度以及泵浦方式对信号光和泵浦光功率的影响39-42第4章掺铥双包层光纤激光器的实验研究42-55 4.1 掺铥光纤激光器的实验装置42-46 4.1.1 泵浦源特性43-44 4.1.2 掺铥双包层光纤44-45 4.1.3 掺铥光纤激光器谐振腔45-46 4.1.4 耦合系统46 4.2 实验研究与结果分析46-55 4.2.1 光纤端面处理46-49 4.2.2 搭建和调试掺铥光纤激光器系统49-50 4.2.3 掺铥激光器的输出特性50-51 4.2.4掺铥光纤激光器功率稳定性51-53 4.2.5 实验结果分析53-55第5章总结与展望55-57 5.1 总结55 5.2 展望55-57参考文献57-60发表的论文及参加的科研项目60-61致谢61【采买全文】1.3.9.9.38.8.4.8 1.3.8.1.13.7.2.1 同时提供论文写作一对一辅导和论文发表服务.保过包发【说明】本文仅为中国学术文献总库合作提供，无涉版权。

掺铥双包层光纤激光器研究_杜戈果

激光与光电子学进展４９，０２０００５（２０１２）Ｌａｓｅｒ　＆Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ○Ｃ２０１２《中国激光》杂志社掺铥双包层光纤激光器研究杜戈果　赵俊清　张灵聪　郭春雨　闫培光　阮双琛（深圳大学电子科学与技术学院深圳市激光工程重点实验室，广东深圳５１８０６０）摘要　掺铥光纤激光器所发射的２ｍｍ波段激光处于水分子吸收峰且对人眼安全，并且被认为是３～５ｍｍ光参量振荡的有效抽运源，因此具有巨大应用前景。

围绕进口和国产掺铥双包层光纤展开了一系列研究，实现了光纤激光器的连续运转、脉冲运转、可调谐输出等。

对进口光纤的光谱特性进行了较全面的研究，获得最大连续输出功率６Ｗ、斜率效率５０％；采用国产掺铥双包层光纤，获得最大连续输出功率５．１Ｗ、斜率效率４１．９％；采用后向Ｌｉｔｔｒｏｗ结构、以闪耀光栅作为选频元件，获得了２ｍｍ附近最大范围可达１０５ｎｍ的可调谐激光输出，且各调谐激光线宽均在２．２ｎｍ左右。

采用声光调制器（ＡＯＭ）作为Ｑ开关，在调制频率为１ｋＨｚ时，获得最高峰值功率４．２ｋＷ、最大脉冲能量８４０ｍＪ、脉宽２００ｎｓ的脉冲输出；在３ｋＨｚ时获得了最短１８０ｎｓ的脉冲输出。

对双端抽运方式也进行了研究。

分析了腔镜透射率和激光介质长度对激光输出功率的影响，讨论了激光光谱的红移现象。

关键词　激光器；光纤激光器；掺铥双包层光纤；连续运转；脉冲运转；可调谐；双端抽运中图分类号　ＴＮ２４８文献标识码　Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＬＯＰ４９．０２０００５Ｓｔｕｄｉｅｓ　ｏｎ　Ｔｍ－Ｄｏｐｅｄ　Ｄｏｕｂｌｅ－Ｃｌａｄ　Ｆｉｂｅｒ　ＬａｓｅｒｓＤｕ　Ｇｅｇｕｏ　Ｚｈａｏ　Ｊｕｎｑｉｎｇ　Ｚｈａｎｇ　Ｌｉｎｇｃｏｎｇ　Ｇｕｏ　ＣｈｕｎｙｕＹａｎ　Ｐｅｉｇｕａｎｇ　Ｒｕａｎ　ｓｈｕａｎｇｃｈｅｎ（Ｓｈｅｎｚｈｅｎ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｌａｓｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　５１８０６０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｍ－ｄｏｐｅｄ　ｆｉｂｅｒ　ｌａｓｅｒｓ　ｈａｖｅ　ａ　ｈｕｇｅ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｐｒｏｓｐｅｃｔ　ｂｅｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅｉｒ　ｅｍｉｔｔｉｎｇ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ａｂｏｕｔ　２μｍ　ｉｎ　ｔｈｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ　ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，ｅｙｅ　ｓａｆｅｔｙ　ａｎｄ　ｂｅｉｎｇ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ　ｔｏ　ｂｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｐｕｍｐ　ｓｏｕｒｃｅｓ　ｆｏｒ　３～５μｍ　ｏｐｔｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｒｉｃ　ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｌａｕｎｃｈｅｓ　ａ　ｓｅｒｉｅｓ　ｏｆ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｏｎ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｗａｖｅ　ｌａｓｅｒ，ｐｕｌｓｅｄ　ｌａｓｅｒ　ａｎｄ　ｔｕｎａｂｌｅ　ｌａｓｅｒｗｉｔｈ　ｉｍｐｏｒｔｅｄ　ａｎｄ　ｄｏｍｅｓｔｉｃ　Ｔｍ－ｄｏｐｅｄ　ｄｏｕｂｌｅ－ｃｌａｄ　ｆｉｂｅｒｓ．Ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｉｍｐｏｒｔｅｄ　ｆｉｂｅｒ　ａｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ，ｗｉｔｈｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｏｕｔｐｕｔ　ｐｏｗｅｒ　ｏｆ　６　Ｗ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｌｏｐｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　５０％ｆｏｒ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ－ｗａｖｅ（ＣＷ）ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｆｏｒｄｏｍｅｓｔｉｃ　ｆｉｂｅｒ，ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｏｕｔｐｕｔ　ｐｏｗｅｒ　ｉｓ　５．１　Ｗ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｌｏｐｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｉｓ　４１．９％．Ａ　ｂａｃｋ－Ｌｉｔｔｒｏｗ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｉｓ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ａ　ｂｌａｚｅｄ　ｇｒａｔｉｎｇ　ａｓ　ａ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ．Ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｔｕｎａｂｌｅ　ｒａｎｇｅ　ｒｅａｃｈｅｓ　１０５　ｎｍ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｌｉｎｅｗｉｄｔｈ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｌａｓｅｒ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｉｓ　ａｂｏｕｔ　２．２　ｎｍ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｕｎａｂｌｅ　ｒａｎｇｅ．Ａ　Ｑ－ｓｗｉｔｃｈｅｄ　ｆｉｂｅｒ　ｌａｓｅｒ　ｗｉｔｈ　ａｎａｃｏｕｓｔｏ－ｏｐｔｉｃ　ｍｏｄｕｌａｔｏｒ（ＡＯＭ）ｉｓ　ａｌｓｏ　ｒｅｐｏｒｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｌａｓｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｅｓ　ｐｕｌｓｅｓ　ｏｆ　２００　ｎｓ　ｄｕｒａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　８４０μＪ　ｐｕｌｓｅｅｎｅｒｇｙ，ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｅａｋ　ｐｏｗｅｒ　ｏｆ　４．２　ｋＷ　ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｉｓ　１　ｋＨｚ．Ｔｈｅ　ｓｈｏｒｔｅｓｔ　ｄｕｒａｔｉｏｎ　ｏｆ１８０　ｎｓ　ｉｓ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｂｅｉｎｇ　３　ｋＨｚ．Ｌａｓｅｒ　ｄｉｏｄｅ（ＬＤ）ｄｏｕｂｌｅ－ｅｎｄ　ｐｕｍｐｅｄ　Ｔｍ－ｄｏｐｅｄ　ｆｉｂｅｒ　ｌａｓｅｒ　ｉｓａｌｓｏ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｆｉｂｅｒ　ｌｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｏｆ　ｏｕｔｐｕｔ　ｍｉｒｒｏｒ　ｏｎ　ｏｕｔｐｕｔ　ｐｏｗｅｒ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａ　ｒｅｄ　ｓｈｉｆｔ　ｉｎｔｈｅ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｕｔｐｕｔ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｕｍｐ　ｐｏｗｅｒ　ｉｓ　ａｌｓｏ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｌａｓｅｒｓ；ｆｉｂｅｒ　ｌａｓｅｒ；Ｔｍ－ｄｏｐｅｄ　ｄｏｕｂｌｅ－ｃｌａｄ　ｆｉｂｅｒ；ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ；ｐｕｌｓｅｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ；ｔｕｎａｂｌｅ；ｄｏｕｂｌｅ－ｅｎｄ　ｐｕｍｐｉｎｇＯＣＩＳ　ｃｏｄｅｓ　１４０．３５１０；１４０．３４８０；１４０．３６００；１４０．３５４０１　引言光纤激光器有效率高、光束质量好、可靠性高、结构紧凑和散热性好等优点。

国产化掺铥光纤激光振荡器性能研究

光），Ａｃ为纤芯截面积。联立以上各式，用Ｍａｔｌａｂ软件对微分方程组
进行求解，可给出所需光纤的长度。本文数值模拟工作中关键参数的取值为：λｐｕｍｐ＝７９３ｎｍ， σａｓ＝１×１０－２６ｍ２，σａｐ＝８×１０－２５ｍ２，σｅｓ１９１８＝５× １０－２５ｍ２，σｅｓ１９４１＝４５×１０－２５ｍ２，σｅｓ２０１３＝３×１０－２５ｍ２，σｅｐ＝１×１０－２５ｍ２，Ａｃ＝７８５３８×１０－１１ｍ２， αｐ＝４×１０－３／ｍ，αｓ＝７×１０－４／ｍ，Γｐ＝０００２４， Γｓ＝０８２，Ｐｐ１９１８＝１０５２Ｗ，Ｐｐ１９４１＝１０８８Ｗ，Ｐｐ２０１３＝１０４０Ｗ。光纤光栅的参数则根据所用器件的参数设定。１９１８、１９４１、２０１３ｎｍ振荡器前向信号光功率随光纤长度变化、输出信号光功率
２理论模型
２．１掺铥光纤激光振荡器基本原理掺铥光纤激光振荡器以掺铥光纤作为增益
介质，其工作原理表述如下：将泵浦光注入掺铥光纤中，纤芯内的铥离子吸收泵浦光跃迁至上能
图１铥离子的吸收光谱Ｆｉｇ．１Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｔｈｅｔｈｕｌｉｕｍｉｏｎｓ
本文基于国产掺铥光纤、光纤光栅、半导体激光（ｌａｓｅｒｄｉｏｄｅ，ＬＤ）泵浦源等材料和器件，通过设
计和搭建１９１８、１９４１、２０１３ｎｍ３种连续波掺铥光纤激光振荡器并进行性能测试分析，研究掺铥光纤在不同输出激光波长下的转化效率、输出光谱及近场光斑等输出特性，并与进口的商业化光纤输出特性进行对比。
１１１０
中国光学
第１２卷
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｓａｎｄｄｅｖｉｃｅｓｕｓｅｄｉｎｔｈｕｌｉｕｍｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒｌａｓｅｒｓ（ＴＤＦＬ）ａｒｅｍｏｓｔｌｙｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｆｏｒｅｉｇｎｃｏｍｐａｎｉｅｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｄｅｖｅｌｏｐＴＤＦＬｂａｓｅｄｏｎｈｏｍｅｍａｄｅｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｄｅｖｉｃｅｓ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｗａｖｅｔｈｕｌｉｕｍｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓｕｓｉｎｇａｈｏｍｅｍａｄｅｇａｉｎｆｉｂｅｒｉｓｒｅｐｏｒｔｅｄ．Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｕｓｉｎｇａｄｏｍｅｓｔｉｃｔｈｕｌｉｕｍｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒｗｉｔｈａｃｏｒｅｄｉａｍｅｔｅｒｏｆ１０μｍ，ｈｏｍｅｍａｄｅＬＤ（ｌａｓｅｒｄｉｏｄｅ）ｐｕｍｐｓｏｕｒｃｅｓａｎｄｆｉｂｅｒｇｒａｔｉｎｇｓ，ｔｈｒｅｅｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓｗｅｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｌａｓｅｒｏｕｔｐｕｔｗｉｔｈｃｅｎｔｒａｌｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓｏｆ１９１８ｎｍ，１９４１ｎｍａｎｄ２０１３ｎｍ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｌａｓｅｒｏｕｔｐｕｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｈｏｍｅｍａｄｅａｎｄｉｍｐｏｒｔｅｄｔｈｕｌｉｕｍｄｏｐｅｄｇａｉｎｆｉｂｅｒｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｏｕｔｐｕｔｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｈｏｍｅｍａｄｅｔｈｕｌｉｕｍｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒ（ＴＤＦ）ｉｓ６－１１％ｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈｅｉｍｐｏｒｔｅｄＴＤＦ，ｂｕｔｔｈｅｈｏｍｅｍａｄｅＴＤＦｈａｓａｓｉｍｉｌａｒｓｐｅｃｔｒａｌｌｉｎｅｗｉｄｔｈ（ａｂｏｕｔ０１ｎｍ）ａｎｄａｂｅｔｔｅｒｎｅａｒｆｉｅｌｄｓｐｏｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＴｈｕｌｉｕｍＤｏｐｅｄＦｉｂｅｒＬａｓｅｒ（ＴＤＦＬ）ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ；ｈｏｍｅｍａｄｅｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｄｅｖｉｃｅｓ

掺铥光纤激光器市场调研报告

掺铥光纤激光器市场调研报告正文目录1 掺铥光纤激光器市场概述1.1 产品定义及统计范围1.2 按照不同产品类型，掺铥光纤激光器主要可以分为如下几个类别1.2.1 不同产品类型掺铥光纤激光器销售额增长趋势2017 VS 2021 VS 20281.2.2 1900 nm1.2.3 1950 nm1.2.4 2000 nm1.2.5 其他1.3 从不同应用，掺铥光纤激光器主要包括如下几个方面1.3.1 不同应用掺铥光纤激光器销售额增长趋势2017 VS 2021 VS 20281.3.1 工业领域1.3.2 医疗领域1.3.3 实验室1.3.4 其他1.4 掺铥光纤激光器行业背景、发展历史、现状及趋势1.4.1 掺铥光纤激光器行业目前现状分析1.4.2 掺铥光纤激光器发展趋势2 全球掺铥光纤激光器总体规模分析2.1 全球掺铥光纤激光器供需现状及预测（2017-2028）2.1.1 全球掺铥光纤激光器产能、产量、产能利用率及发展趋势（2017-2028）2.1.2 全球掺铥光纤激光器产量、需求量及发展趋势（2017-2028）2.1.3 全球主要地区掺铥光纤激光器产量及发展趋势（2017-2028）2.2 中国掺铥光纤激光器供需现状及预测（2017-2028）2.2.1 中国掺铥光纤激光器产能、产量、产能利用率及发展趋势（2017-2028）2.2.2 中国掺铥光纤激光器产量、市场需求量及发展趋势（2017-2028）2.3 全球掺铥光纤激光器销量及销售额2.3.1 全球市场掺铥光纤激光器销售额（2017-2028）2.3.2 全球市场掺铥光纤激光器销量（2017-2028）2.3.3 全球市场掺铥光纤激光器价格趋势（2017-2028）3 全球与中国主要厂商市场份额分析3.1 全球市场主要厂商掺铥光纤激光器产能市场份额3.2 全球市场主要厂商掺铥光纤激光器销量（2017-2022）3.2.1 全球市场主要厂商掺铥光纤激光器销量（2017-2022）3.2.2 全球市场主要厂商掺铥光纤激光器销售收入（2017-2022）3.2.3 全球市场主要厂商掺铥光纤激光器销售价格（2017-2022）3.2.4 2021年全球主要生产商掺铥光纤激光器收入排名3.3 中国市场主要厂商掺铥光纤激光器销量（2017-2022）3.3.1 中国市场主要厂商掺铥光纤激光器销量（2017-2022）3.3.2 中国市场主要厂商掺铥光纤激光器销售收入（2017-2022）3.3.3 中国市场主要厂商掺铥光纤激光器销售价格（2017-2022）3.3.4 2021年中国主要生产商掺铥光纤激光器收入排名3.4 全球主要厂商掺铥光纤激光器产地分布及商业化日期3.5 全球主要厂商掺铥光纤激光器产品类型列表3.6 掺铥光纤激光器行业集中度、竞争程度分析3.6.1 掺铥光纤激光器行业集中度分析：2021全球Top 5生产商市场份额3.6.2 全球掺铥光纤激光器第一梯队、第二梯队和第三梯队生产商（品牌）及市场份额3.7 新增投资及市场并购活动4 全球掺铥光纤激光器主要地区分析4.1 全球主要地区掺铥光纤激光器市场规模分析：2017 VS 2021VS 20284.1.1 全球主要地区掺铥光纤激光器销售收入及市场份额（2017-2022年）4.1.2 全球主要地区掺铥光纤激光器销售收入预测（2023-2028年）4.2 全球主要地区掺铥光纤激光器销量分析：2017 VS 2021 VS 20284.2.1 全球主要地区掺铥光纤激光器销量及市场份额（2017-2022年）4.2.2 全球主要地区掺铥光纤激光器销量及市场份额预测（2023-2028）4.3 北美市场掺铥光纤激光器销量、收入及增长率（2017-2028）4.4 欧洲市场掺铥光纤激光器销量、收入及增长率（2017-2028）4.5 中国市场掺铥光纤激光器销量、收入及增长率（2017-2028）4.6 日本市场掺铥光纤激光器销量、收入及增长率（2017-2028）4.7 韩国市场掺铥光纤激光器销量、收入及增长率（2017-2028）4.8 中国台湾市场掺铥光纤激光器销量、收入及增长率（2017-2028）5 全球掺铥光纤激光器主要生产商分析5.1 Thorlabs5.1.1 Thorlabs基本信息、掺铥光纤激光器生产基地、销售区域、竞争对手及市场地位5.1.2 Thorlabs掺铥光纤激光器产品规格、参数及市场应用5.1.3 Thorlabs掺铥光纤激光器销量、收入、价格及毛利率（2017-2022）5.1.4 Thorlabs公司简介及主要业务5.1.5 Thorlabs企业最新动态5.2 IPG Photonics5.2.1 IPG Photonics基本信息、掺铥光纤激光器生产基地、销售区域、竞争对手及市场地位5.2.2 IPG Photonics掺铥光纤激光器产品规格、参数及市场应用5.2.3 IPG Photonics掺铥光纤激光器销量、收入、价格及毛利率（2017-2022）5.2.4 IPG Photonics公司简介及主要业务5.2.5 IPG Photonics企业最新动态5.3 Fiberlabs Inc5.3.1 Fiberlabs Inc基本信息、掺铥光纤激光器生产基地、销售区域、竞争对手及市场地位5.3.2 Fiberlabs Inc掺铥光纤激光器产品规格、参数及市场应用5.3.3 Fiberlabs Inc掺铥光纤激光器销量、收入、价格及毛利率（2017-2022）5.3.4 Fiberlabs Inc公司简介及主要业务5.3.5 Fiberlabs Inc企业最新动态5.4 Techwin Industry5.4.1 Techwin Industry基本信息、掺铥光纤激光器生产基地、销售区域、竞争对手及市场地位5.4.2 Techwin Industry掺铥光纤激光器产品规格、参数及市场应用5.4.3 Techwin Industry掺铥光纤激光器销量、收入、价格及毛利率（2017-2022）5.4.4 Techwin Industry公司简介及主要业务5.4.5 Techwin Industry企业最新动态6 不同产品类型掺铥光纤激光器分析6.1 全球不同产品类型掺铥光纤激光器销量（2017-2028）6.1.1 全球不同产品类型掺铥光纤激光器销量及市场份额（2017-2022）6.1.2 全球不同产品类型掺铥光纤激光器销量预测（2023-2028）6.2 全球不同产品类型掺铥光纤激光器收入（2017-2028）6.2.1 全球不同产品类型掺铥光纤激光器收入及市场份额（2017-2022）6.2.2 全球不同产品类型掺铥光纤激光器收入预测（2023-2028）6.3 全球不同产品类型掺铥光纤激光器价格走势（2017-2028）7 不同应用掺铥光纤激光器分析7.1 全球不同应用掺铥光纤激光器销量（2017-2028）7.1.1 全球不同应用掺铥光纤激光器销量及市场份额（2017-2022）7.1.2 全球不同应用掺铥光纤激光器销量预测（2023-2028）7.2 全球不同应用掺铥光纤激光器收入（2017-2028）7.2.1 全球不同应用掺铥光纤激光器收入及市场份额（2017-2022）7.2.2 全球不同应用掺铥光纤激光器收入预测（2023-2028）7.3 全球不同应用掺铥光纤激光器价格走势（2017-2028）8 上游原料及下游市场分析8.1 掺铥光纤激光器产业链分析8.2 掺铥光纤激光器产业上游供应分析8.2.1 上游原料供给状况8.2.2 原料供应商及联系方式8.3 掺铥光纤激光器下游典型客户8.4 掺铥光纤激光器销售渠道分析9 行业发展机遇和风险分析9.1 掺铥光纤激光器行业发展机遇及主要驱动因素9.2 掺铥光纤激光器行业发展面临的风险9.3 掺铥光纤激光器行业政策分析9.4 掺铥光纤激光器中国企业SWOT分析10 研究成果及结论11 附录11.1 研究方法11.2 数据来源11.2.1 二手信息来源11.2.2 一手信息来源11.3 数据交互验证11.4 免责声明。

掺铥光纤激光器的理论研究的开题报告

掺铥光纤激光器的理论研究的开题报告研究背景：近年来，掺铥光纤激光器成为了研究的热点之一，主要因为掺铥光纤激光器具有很多优点，比如稳定性好、寿命长、功率大、占用空间小等。

掺铥光纤激光器的应用也非常广泛，在通信、制造、医疗等领域都有着重要的应用。

研究目的：本研究旨在探究掺铥光纤激光器的理论，以提高掺铥光纤激光器的性能和应用。

研究内容：1. 掌握掺铥光纤激光器的基本原理和工作原理。

2. 研究掺铥光纤激光器的发展历史以及现有技术的优缺点。

3. 分析掺铥光纤激光器中掺铥离子的作用机理和与光纤材料的相互作用。

4. 建立数学模型以及对掺铥光纤激光器进行仿真实验。

5. 探究掺铥光纤激光器在不同工况下的性能特点。

6. 分析掺铥光纤激光器的制备工艺以及掺铥光纤激光器的检测方法。

预期成果：通过本研究，预计得到以下成果：1. 深入了解掺铥光纤激光器的基本原理和工作原理。

2. 详细分析掺铥光纤激光器的现有技术，了解其优缺点。

3. 探究掺铥光纤激光器性能特点，建立数学模型以及进行仿真实验。

4. 提高掺铥光纤激光器的性能和应用，为掺铥光纤激光器在制造、医疗等领域的应用提供参考意见。

研究方法：本研究主要采用以下方法：1. 文献综述：对掺铥光纤激光器的相关文献进行阅读和分析，了解其发展历史、现有技术以及优缺点。

2. 数学模型：根据掺铥光纤激光器的基本原理和工作原理，建立数学模型，进行仿真实验分析。

3. 实验研究：对掺铥光纤激光器进行实验研究，验证理论分析的准确性。

研究意义：本研究对于提高掺铥光纤激光器的性能和应用具有重要的意义，不仅有助于推动掺铥光纤激光器技术的发展，还可以为该领域的研究者提供理论、技术和实验方面的参考，为推动掺铥光纤激光器的应用和发展做出贡献。

基于光纤光栅的窄线宽掺铥光纤激光器研究的开题报告

基于光纤光栅的窄线宽掺铥光纤激光器研究的开题报告一、研究背景和意义随着信息技术的飞速发展，光纤通信系统已成为信息传输领域的核心技术之一，其在高速、大容量、长距离传输方面拥有优越的性能。

光纤激光器作为光纤通信系统的重要组成部分，具有小型化、高功率、高效率和高稳定性等特点，在通信、激光雷达等领域得到广泛应用。

铥离子在3μm波段的发射峰值处具有较宽的增益带宽，因此掺铥光纤激光器成为了目前3μm波段的研究热点。

然而，随着3μm波段掺铥光纤激光器的研究深入，其功率输出存在较大的线宽扩展现象，限制了其在实际应用中的使用。

因此，探究如何实现窄线宽的掺铥光纤激光器一直是研究人员努力的方向。

光纤光栅作为一种光纤器件，可以实现波长选择性反射或透过，在光通信、传感等方面得到广泛应用。

通过将光纤光栅引入掺铥光纤激光器中，可以实现窄线宽特性，是目前研究的主要方向之一。

二、研究内容和方法本文主要研究基于光纤光栅的窄线宽掺铥光纤激光器，并围绕以下几个方面展开研究：1. 光纤光栅的设计制备根据掺铥光纤的特性，设计适合的光纤光栅参数，采用光纤光栅制备技术制备光栅，测试其反射光谱和透射光谱。

2. 窄线宽掺铥光纤激光器的理论研究通过对掺铥光纤激光器的工作原理和光纤光栅波长选择特性的分析，建立窄线宽掺铥光纤激光器的理论模型。

3. 窄线宽掺铥光纤激光器的实验研究在制备好的光纤光栅的基础上，搭建掺铥光纤激光器实验平台，通过调节掺铥光纤激光器的工作状态和光纤光栅的参数，实现窄线宽的掺铥光纤激光器输出。

三、预期成果和意义预计通过光纤光栅技术的引入，可以实现窄线宽的掺铥光纤激光器输出，提高掺铥光纤激光器的实际应用价值。

此外，本研究成果还具有以下意义：1. 为掺铥光纤激光器的研究和应用提供新思路和新方法。

2. 推动了光纤光栅在光通信和激光器领域的应用。

3. 拓展了3μm波段掺铥光纤激光器的研究领域，丰富了相关领域的研究内容。

四、研究进度安排本研究计划周期为两年，安排如下：第一年：1. 完成光纤光栅的设计和制备。

LD泵浦掺镱光纤激光器及其倍频特性的研究的开题报告

LD泵浦掺镱光纤激光器及其倍频特性的研究的开题报告
一、选题背景
随着激光技术的不断发展，掺镱光纤激光器在光通信、医疗、工业加工等领域得到了
广泛应用。

LD泵浦掺镱光纤激光器具有功率密度高、效率高、体积小、易于集成等优点，因此成为研究热点。

二、研究目的
本研究旨在探究LD泵浦掺镱光纤激光器的倍频特性，为其在实际应用中的优化提供理论支持。

三、研究内容
1. 激光波长对倍频效果的影响探究
通过改变激光的波长，观察其对倍频效果的影响。

收集数据，分析波长与倍频效果之
间的关系。

2. 探究掺杂浓度对倍频效果的影响
通过改变掺杂浓度，观察其对倍频效果的影响。

收集数据，分析掺杂浓度与倍频效果
之间的关系。

3. 多种倍频效果的比较分析
通过实验，对比分析LD泵浦掺镱光纤激光器的多种倍频效果，寻找最优化的倍频方案。

四、研究方法和技术路线
研究方法：
1. 激光波长和掺杂浓度对倍频效果的影响采用单因素实验法。

2. 多种倍频效果的比较分析采用对比实验法。

技术路线：
1. 设计LD泵浦掺镱光纤激光器实验平台。

2. 建立掺镱光纤激光器的理论模型。

3. 进行实验并收集数据。

4. 对数据进行统计分析，得出结论。

五、预期研究成果
本研究可以探究出LD泵浦掺镱光纤激光器的倍频特性，为其在实际应用中的优化提供理论支持。

并且本研究可以为掺镱光纤激光器的研究和应用提供一定的参考和借鉴。

实用化掺铒光纤激光器关键技术研究的开题报告

实用化掺铒光纤激光器关键技术研究的开题报告一、选题背景和意义随着光通信技术的快速发展，光纤激光器的应用越来越广泛。

掺铒光纤激光器具有泵浦光功率较低、转换效率高、输出稳定可靠等优点，被广泛应用于通讯、医疗、材料加工、测量等领域。

因此，探究掺铒光纤激光器关键技术具有重要的理论和应用意义。

二、研究内容本课题将对掺铒光纤激光器的关键技术进行研究，具体包括以下内容：1. 掺铒光纤材料的制备：研究并掌握掺铒光纤材料的制备方法，选择适当的掺铒浓度和掺杂剂，制备高质量的掺铒光纤材料。

2. 掺铒光纤激光器的泵浦源设计：通过对波长、功率、稳定性等方面的考虑，设计合适的泵浦源，为掺铒光纤激光器提供足够的能量。

3. 控制激光器的温度和泵浦功率：温度和泵浦功率是掺铒光纤激光器输出功率和波长的重要因素，需要通过对激光器温度和泵浦功率的控制来实现最佳输出效果。

4. 光纤激光器输出稳定性设计：通过设计激光器的输出反馈系统，控制激光器的输出波长和功率，以保证输出稳定可靠。

三、实验方法本课题主要采用实验方法进行研究，具体包括以下步骤：1. 掌握掺铒光纤材料制备技术，制备掺铒光纤材料；2. 设计合适的泵浦源，为掺铒光纤激光器提供足够的能量；3. 使用激光器温度控制器和泵浦功率控制器，控制激光器的温度和泵浦功率，实现最佳输出效果；4. 设计反馈系统，控制激光器的输出波长和功率，保证输出稳定可靠。

四、进度安排本课题的进度安排如下：第一至第二个月：掺铒光纤材料制备技术研究和泵浦源设计；第三至第四个月：激光器温度和泵浦功率控制技术研究；第五至第六个月：反馈系统设计和实验测试；第七至第八个月：数据分析和结果总结；第九至第十个月：论文撰写和答辩准备。

五、论文结构安排本课题的论文结构安排如下：第一章：绪论。

介绍本课题的研究背景和意义，阐述掺铒光纤激光器的基本原理和关键技术。

第二章：掺铒光纤材料的制备技术研究。

详细介绍掺铒光纤材料的制备过程以及掺铒浓度、掺杂剂等因素对材料性质的影响。

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摘要掺铥（Tm3+）光纤激光器的研究和应用最近几年来受到了国际科技界的广泛重视。

因为其成本低、易于制作等特点，而且工作波长对目前和将来的某些应用尤其重要，例如在光通信、医学、传感器和光谱学等领域。

本文共分五章：第一章介绍了光纤激光器的结构和工作原理等；第二章和第三章从不同的基质材料分别介绍了两种掺铥光纤激光器；第四章介绍了铥作为敏化剂的铥钬共掺的光纤激光器；第五章综合了近几年来掺铥光纤激光器的发展现状。

关键词：光纤激光器，频率上转换，铥，钬AbstractRecent years, people of worldwide pay attention to the research and application of Tm3+-doped fiber laser. Because of its low cost and easy manufacture, and the working wavelength is much more important in some areas now and in the future, such as optical fiber communication, medical science, the spectrum learns and so on.This paper includes five chapters. The first one introduces the structure and working reason. The second and third ones introduce the two kinds of Tm3+-doped fiber laser from different basic materials. The forth one introduces Tm:Ho-doped fiber laser. And the fifth one introduces the development of Tm3+-doped fiber laser in recent years.Keyword: fiber laser, frequency upconversion, Tm, Ho目录绪论 (4)第一章光纤激光器综述1.1 光纤激光器的基本结构和工作原理 (5)1.2 光纤激光器的优点 (9)第二章掺铥氟化物光纤激光器2.1 掺铥氟化锆光纤激光器 (11)2.2 掺铥氟化物上转换光纤激光器 (12)第三章掺铥石英光纤激光器3.1 掺铥石英单模光纤激光器 (18)3.2 掺铥石英光纤的频率上转换 (21)第四章铥钬共掺光纤激光器4.1 铥钬共掺包层泵浦石英光纤激光器 (28)4.2 高效率铥敏化的掺钬CW氟化物光纤激光器 (33)第五章掺铥光纤激光器的研究现状5.1 掺铥氟化物光纤激光器 (38)5.2掺铥石英光纤激光器 (41)5.3结束语 (42)参考文献 (43)绪论信息技术已成为经济发展、社会进步的关键。

现代通信网作为信息社会不可缺少的基础结构，世界各国都把它放在积极重要和优先的发展地位。

自光纤通信问世以来的短短一二十年间，其发展异常迅速。

激光器的发明对于光纤通信有着跨时代的意义。

掺稀土离子光纤激光器以其特有的简单、效率高、成本低、传输激光波长多、可调谐等特点正引起人们极大的兴趣。

光纤激光器是一种很有希望的便携式小型化激光光源，具有重要的应用价值。

掺铥（Tm3+）光纤激光器有很大的市场潜力。

由于它可提供其它稀土离子不能提供的波长在2μm左右的长波激光振荡，与水的吸收峰相接近，有极好的对人体组织切割和凝血效果，可以用普通光纤传输，是理想的手术激光光源。

而且其体积比其它的掺杂激光器要小得多，方便治疗和携带。

基本上能溶解各种肿块，可治疗多种疾病。

美国已批准20多种2μm激光在医疗临床使用。

而且其泵浦波长落在800nm区域内，同时具有很宽的增益谱带输出，2μm激光对人眼安全，大气穿透好，可作为激光雷达光源，其综合性能优于ND:YAG 和CO2 激光器。

因此在光通信、医学、眼睛安全的近距离遥感技术、视觉、光谱学、超快光学及环保等方面都具有重要的应用价值。

正因为如此，掺铥光纤激光技术是一个越来越受到国际学术界重视的热门研究方向。

第一章光纤激光器综述在目前Si基光纤和未来的中红外光纤系统中，光纤激光器是潜力巨大的光有源器件。

光纤激光器按其激射机理可分为稀土掺杂光纤激光器、光纤非线性效应激光器、单晶光纤激光器、塑料光纤激光器和光纤孤子激光器，其中以稀土掺杂光纤激光器的开发最为成熟，并已应用于光纤通信系统。

1.1 光纤激光器的基本结构和工作原理1.1.1 基本结构稀土离子掺杂的光纤反射镜1：R=100%（对激射波长光）R=0%（对泵浦波长光）反射镜2：R<100%（对激射波长光）R=0%（对泵浦波长光）图1.1 光纤激光器的基本构形图1.1示出典型掺稀土离子光纤激光器的基本构形。

增益介质为掺有稀土离子的光纤芯，掺杂光纤夹在两个仔细选择的反射镜之间，从而构成法布里-珀罗（F-P）谐振器。

泵浦光束从反射镜1入射到稀土离子掺杂光纤中，激射输出光从反射镜2输出来。

从某种意义上讲，光纤激光器实质上是一个波长转换器，即通过它将泵浦波长光转换为所需的激射波长光。

基本工作原理掺稀土离子光纤激光器的基本原理如下：当泵浦激光束通过光纤中的稀土离子时，稀土离子吸收泵浦光，使稀土原子的电子激励到较高激射能级，从而实现通常所说的粒子数反转。

反转后的粒子以辐射形式或非辐射形式从高能级转移到基态，前者就是通常所说的受激发射，后者为自发发射。

由于激射是一种放大过程，要维持受激发射的增益，首先必须保证有足够的反转的粒子数，泵浦是实现粒子数反转的必要条件。

泵浦由外部较高能量光源提供。

如果是两个能级参与激射，要维持受激发射增益还要求泵浦源能量高于较高能级的能量。

由于泵浦能量高于激射能级，所以激射的光子波长应比泵浦光子的波长要长，这一特点为光纤激光器的实用化提供十分有利的条件，即可以用廉价的、成熟的GaAs激光器作为泵浦光源，从光纤激光器获得各种波长的激射输出。

(a) 三能级系统 (b) 四能级系统图1.2 三能级和四能级系统能级图光纤激光器的工作状态（CW或脉冲输出）取决于激活的介质。

对连续波（CW）工作来说，较高激射能级的自发寿命必须大于较低激射能级的自发寿命。

光纤激光器有两种激射状态，一种是三能级激射，另一种是四能级激射，如图1.2所示。

两者差别在于较低能级所处的位置。

在三能级激光器中，较低能级基本上处于基态位置；而在四能级激光器中，有较低能级向基态跃迁的可能性。

通常情况下，三能级激射的阈值功率高于四能级激射的阈值功率，因此，总是希望选取四能级激射机构。

此外，激射的能级数直接影响激光器的阈值功率和掺杂光纤的长度。

在四能级激光器中，阈值功率随光纤长度增加而下降，想获得低的阈值功率，应增加光纤的长度。

而在三能级激射的激光器中，在最低阈值功率时有一个最佳的光纤长度。

为了更加清楚的了解光纤激光器的工作原理，必须对下面几个问题有所了解：1、稀土离子稀土离子是光纤激光器的核心，因为它决定着对光泵的吸收和激射光谱。

1D21G43F3F4μmμm3H5μm3H4μm3H6图Tm3+的能级图稀土元素是化学元素周期表倒数第二行的一组元素，共计15个元素，其范围从具有原子数57的镧（La）到具有原子束71的镥（Lu）。

所有的稀土原子都具有相同的5S25P66S2外层电子结构，占据内部4f 电子壳层的电子数的多少，支配着它们的光学特性。

稀土元素通常是给出一个三价态形式（如Er3+、Tm3+）发生离化。

Tm3+ 的能级如图1.3所示。

稀土离子在光纤中的浓度是十分重要的，浓度太低，可得到的离子数少，实现不了激射。

但浓度过高又易引起浓度猝灭，导致较高激射能级上粒子数的减少。

此外，浓度过高还会在玻璃矩阵中发生结晶。

实验表明，最佳的激射结果有一个最佳的掺杂浓度，对大多数SiO2光纤和氟锆酸盐光纤来说，掺杂的浓度一般在百万分之几百。

2、基质材料通常，玻璃是形成稀土掺杂光纤的基质材料。

基质材料是由共价结合的分子组成，形成无规则的网状矩阵。

稀土离子作为网状系统的调节剂存在或者填隙式地存在于玻璃网状物中。

尽管光纤激光器的光学特性主要受稀土离子的控制，但玻璃基质对光学特性也有着重要影响，这些影响包括由于基质原子间的结电场非均匀性分布引起的Stark 分裂，导致光谱呈现出结构分布。

另一个影响是由于基质电场不均匀性引起的能级扰动或由于声子增宽导致能级增宽。

已采用的基质材料是Si基质或基于氟化锆化合物玻璃组分基质，即通常所说的ZBLANP光纤，这种光纤不仅是制作光纤激光器的基质材料，也是理想的中红外传输光纤。

3、法布里-珀罗谐振腔如图1.1所示，光纤激光器的法布里-珀罗（F-P）谐振腔是由稀土掺杂的波导光纤和一对平行的透射、反射镜组成的，当泵浦光通过器件发射光束时，可获得较高的激射输出和较低的反射输出强度。

当腔长等于波长的1/2整倍数且谐振之间的频率间隔是自由光谱范围（FSR）时，谐振腔发生谐振。

典型光纤激光器的腔长在0.5～5m之间。

对四能级机构，可采用较长的光纤来降低激射阈值功率。

掺杂浓度为300ppm的三能级光纤激光器的最佳腔长为1m。

为使内腔的损耗降至最低，光纤激光器的光线中心轴线必须与反射镜面垂直，因此，必须仔细定位反射镜的位置。

如图1.1所示，光纤激光器有两个反射镜，一个是泵浦入射的反射镜，这个反射镜对泵浦光应有100%的透射，而对激射光应有100%的反射。

另一个反射镜是激射输出边的反射镜，为了将激射光耦合出来，该反射镜对激射波长的反射率应小于100%。

输出反射镜对激射波长的最佳反射率取决于激射介质的增益，在低增益系统中，最佳反射率应大于或等于95%；而在高增益系统中，最佳反射率应小于或等于70%。

如果输出反射镜完全透射泵浦波长光，则泵浦光与激射光一起出射，未转换的泵浦光可用滤光器滤掉。

1.2 光纤激光器的优点在光纤通信中，稀土掺杂的光纤激光器较之半导体激光器有如下优点：（1）不必经过光电转换可直接对光信号放大。

在不改变原有的噪声特性和误码率前提下，可以直接放大数字、模拟或者二者的混合数据格式。

因此，对于既有数字格式又有模拟格式的网络（即同时传送语音、图像和数据的网络）特别适宜使用光纤激光器。

（2）光纤激光器容易在低泵浦功率实现连续波（CW）工作。

（3）由于光纤激光器的圆柱形几何尺寸，容易耦合到系统的传输光纤中。

μmμm以及2～3μm中红外波长的光纤激光器。

（5）光纤激光器与现有的光纤器件（如耦合器、偏振器和调制器）是完全相容的，故可以制作出完全由光纤器件组成的全光纤传输系统。

光纤激光器研究