1.94 um波段Tm:Ho共摻石英基全光纖飛秒脈衝雷射技術研究

《1.94 um波段Tm:Ho共摻石英基全光纖飛秒脈衝雷射技術研究》是依託北京交通大學，由延鳳平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：1.94 um波段Tm:Ho共摻石英基全光纖飛秒脈衝雷射技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：延鳳平
• 依託單位：北京交通大學

項目摘要

飛秒雷射可以進行高質量、高重複性和無碎屑的燒蝕加工，在軍事和民用方面具有廣闊的套用前景。本課題研究Tm:Ho/Tm:Ho:Tb共摻石英基光纖在1.94 um波段OH-吸收視窗的輻射特性，利用交叉馳豫及上轉換機理提高Tm3+、Ho3+對泵浦光的吸收效率。最佳化疏鬆層高摻Ge、F、Tm3+、Ho3+以及包層環形摻Tb3+工藝，提高光纖的增益特性和磁光特性。採用MCVD車床的濕法線上摻雜技術和光纖預製棒側向開槽技術，製作偏振保持Tm:Ho/Tm:Ho:Tb共摻石英基光纖。基於非線性偏振旋轉機制並精確控制色散，在793nm雷射泵浦下，運轉在呼吸鎖模狀態，形成穩定的高能量(nJ量級)、高重複頻率(約100MHz)的飛秒雷射脈衝輸出(脈寬百fs量級)。為實現利用1.94 um波段飛秒雷射對材料進行高質量高重複性的微細加工和外科手術奠定基礎。

結題摘要

研製了內包層環形摻Tb3+、纖芯Tm3+、Ho3+共摻石英基光纖。理論研究了1550 nm雷射泵浦下Tm3+、Ho3+共摻石英基光纖雷射器的輸出特性。理論分析了有理數主動鎖模摻銩光纖雷射器和基於SESAM的鎖模摻銩光纖雷射器的工作原理。提出了1種基於NALM的被動鎖模摻銩光纖雷射器。當泵浦光功率為2.98 W時，類噪聲脈衝的中心波長為1990.56 nm，光譜的半高寬為14.48 nm，重複頻率為9.1 MHz，自相關信號尖峰寬度為518 fs，脈衝能量為26.63 nJ。提出了1種基於NPR的被動鎖模摻銩光纖雷射器。在雷射腔內添加不同長度的單模光纖，調節被動鎖模光纖雷射器的總色散。當雷射腔內總色散為-1.425 ps2時，類噪聲脈衝雷射輸出的中心波長為2003.20 nm，光譜的半高寬為23.20 nm，重複頻率為6.32 MHz，自相關信號尖峰寬度為406 fs，脈衝能量可以達到12.342 nJ。提出了1種混合鎖模脈衝摻銩光纖雷射器。當泵浦光功率為3.52 W。單偏振類噪聲脈衝雷射輸出的中心波長為2007.00 nm，光譜的半高寬為20.00 nm，脈衝的光信噪比大於42 dB，重複頻率為2.66 MHz，自相關信號尖峰寬度為258 fs，脈衝能量可以達到42.11 nJ。提出了1種基於保偏光纖光柵和SESAM的可切換單偏振雙波長脈衝摻銩光纖雷射器。雙波長脈衝雷射的工作波長為1940.97 nm和1941.73 nm，脈衝雷射輸出的光信噪比約為57 dB，重複頻率為5.73 MHz。單偏振單波長雷射脈衝寬度分別為3.78 ps和3.74 ps。在項目研究過程中，發表學術論文40篇，SCI論文29篇，EI論文5篇，核心論文6篇，培養博士生3名，碩士生18名。