包层泵浦Er、Yb共掺高功率光纤激光输出饱和问题机理及解决方法的研究

1.5-2微米波段眼安全激光在卫星通讯、激光雷达及光电对抗领域有非常广泛的应用前景。针对包层泵浦高功率铒、镱共掺光纤激光因Yb寄生振荡而限制了1.55 微米输出的瓶颈问题，本项目拟开展寄生振荡产生机理及抑制方法的研究。根据泵浦强度高和热效应严重的特点，首先从理论和实验上系统研究Er,Yb 光纤在高功率泵浦和温度升高情况下光纤主要光谱参数（如Er 上能级寿命、能量上转换和再吸收系数及Yb 到Er 的跃迁效率等）的变化。这是揭示激光高功率运转规律，改善提高其输出性能的重要基础。另一方面，从铒、镱共掺光纤中Yb 和Er 离子基态和激发态各斯塔克能级粒子分布随温度变化不同，以及光纤弯曲对不同波长激光的损耗、模场分布和横模的空间交叠等影响也不同等原理入手，探索1 微米激光产生机理和对1.55 微米 激光输出的影响规律。以期发现有效抑制1 微米寄生振荡产生、提高1.55微米激光输出性能的实用方法。

Er3+离子发射的1.55微米眼安全波长激光在生物医疗、前沿科学研究、环境监测及国防等诸多领域有广泛的应用。该波段高功率光纤激光发展遇到的瓶颈是1微米寄生振荡导致1.55微米激光输出饱和。针对此问题，我们研究了量子亏损热、光纤温度、弯曲损耗、掺杂浓度及谐振腔设计等因素的影响。得出光纤温度越高，越有利于抑制1微米寄生振荡激光、提高1.5微米激光的输出功率和效率。同时，增大谐振腔输出耦合率，优化Er3+,Yb3+掺杂浓度和比例也可起到抑制Yb3+寄生振荡，提高激光器1.5微米激光输出性能的作用。利用光纤弯曲损耗随波长的变化不同，提出了利用弯曲损耗进一步抑制寄生振荡的方案，为克服1.55微米 Er,Yb共掺光纤激光输出功率饱和问题提供了可行的解决办法。实现了宽调谐、窄线宽高功率1.5-1.7微米激光输出。