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主振半导体激光放大器的设计的开题报告摘要：本文主要介绍了主振半导体激光放大器的设计方法和原理。
首先，阐述了主振半导体激光放大器的工作原理，包括光子注入和受激发射等基本原理，并分析了其特点。
其次，介绍了激光外腔并分析了外腔对激光放大的影响，最后分析了主振半导体激光放大器的设计方法和设计细节。
一、研究背景和意义激光放大器广泛应用于通信系统、雷达、医学、生命科学等领域，因其高效能、高频率、高峰值功率和短脉冲而备受关注。
主振半导体激光放大器（Master Oscillator Power Amplifier，简称MOPA）是激光放大器的一种，其具有高功率、高可靠性和短脉冲的优点，使其在通信、医学、生命科学和国防等领域得到广泛应用。
二、主振半导体激光放大器的工作原理主振半导体激光放大器的工作原理是在半导体材料中通过光子注入和受激发射实现激光放大。
当外加电流使半导体材料导通时，载流子在PN结区域内复合并释放能量，产生光子。
这些光子反复在材料中多次反射，并被另外一个区域的反射面吸收，产生受激发射现象。
这种自激振荡会在材料中产生一束激光。
通过改变材料中的电流来改变振荡频率和激光发射强度。
三、激光外腔的设计激光放大器的外腔是激光放大的关键部分，它决定了激光放大器的输出特性。
MOPA 中的激光外腔有助于改善激光输出的参数，如频率、光束质量和输出功率。
外腔的长度对激光发生相位变化的影响较大，因此外腔的长度需要确定。
四、主振半导体激光放大器的设计细节1. 材料：激光放大器用的半导体材料要获得良好的光子注入效果，必须选择与许多激光谐振器和激光输出窗口具有匹配的折射率。
常见的材料有AlGaAs、InGaAs和GaAs 等等。
2. 激光谐振器：激光放大器的激光谐振器需要设计成高质量因数的谐振腔，这有助于提高输出激光的光束质量。
3. 光学器件：MOPA中一些重要的光学器件包括Q开关、反射器和吸收器。
这些器件的设计需要考虑光学吸收和反射的特性，以便获得稳定的激光输出。
MOPA结构脉冲光纤激光器输出特性的实验研究陈圳;任海兰【摘要】A two-stage optical amplification system is constructed by using double-clad Yb-doped fiber as the gain medium and multi-mode continuous pumped laser diode as the pump source.The circuit-direct modulated semiconductor laser is used as seed source to develop Master-Oscillator Power-Amplified (MOPA)fiberized pulsed fiber lasers.The output power character-istics of the fiber laser and gain characteristics of the secondary amplifier under different pulse width and repetition frequency are studied experimentally.A pulsed laser output with central wavelength of 1.06μm,peak power of 10.4 kW and maximum average power of 21 .3 W is obtained by adj usting the seed source under the condition that the primary pumped power is 2 W and secondary pumped power is 31 W.The maximum gain can reach 16.7 dB at 900 kHz repetition frequency.The experimen-tal results show that the pulse width and repetition frequency are positively correlated with the laser output power.At high rep-etition frequency,the gain characteristics of optical amplifier are positively correlated with the pulse width.%采用双包层掺镱光纤作为增益介质,多模连续泵浦激光二极管作为泵浦源,构造了两级光放大系统;采用电路直接调制的半导体激光器作为种子源,研制了主振荡功率放大结构全光纤化脉冲光纤激光器.对不同脉冲宽度、重复频率下的激光器输出功率特性和二级放大器的增益特性进行了实验研究.在一级泵浦光功率为2 W、二级泵浦光功率为31 W的条件下,通过对种子源直接调制,得到了中心波长为1.06μm、峰值功率为10.4 kW、最大平均功率为21.3 W的脉冲激光输出.在900 kHz重复频率下具有最高增益16.7 dB.实验结果表明,脉冲宽度和重复频率与激光输出功率呈正相关;在高重复频率下,光放大器增益特性与脉冲宽度呈负相关.【期刊名称】《光通信研究》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】4页(P52-54,72)【关键词】光纤激光器;主振荡功率放大;脉冲激光;级联放大器【作者】陈圳;任海兰【作者单位】武汉邮电科学研究院,武汉 430074;武汉邮电科学研究院,武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TN2560 引言光纤激光器因具有光束质量高、成本低、转换效率高、稳定性好、体积小、兼容性强、寿命长和散热快等优点而备受关注。
第４０卷第３期２０１９年５月应 用 光 学Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ ＯｐｔｉｃｓＶｏｌ．４０Ｎｏ．３Ｍａｙ ２０１９文章编号：１００２－２０８２（２０１９）０３－０４８９－０４收稿日期：２０１８－０８－１５； 修回日期：２０１８－１０－１５基金项目：装备预研兵器工业联合基金项目（６１４１Ｂ０１０３２８）作者简介：熊波（１９８４－），男，博士，高级工程师，主要从事ＬＤ泵浦固体激光器及其非线性光学频率变化方面的研究。
Ｅ－ｍａｉｌ：１０３６０２８９０＠ｑｑ．ｃｏｍ２００ｍＪ半导体端面泵浦ＭＯＰＡ激光器研究熊 波，郁彩亮，褚召华，赵 翀，考笑梅，伍家凯，崔 莹，毛鸣峰，辛 潮，魏晓羽（江苏曙光光电有限公司激光装备研发部，江苏扬州２２５００９）摘 要：采用高功率激光二极管阵列（ＬＤＡ）端面泵浦Ｎｄ：ＹＡＧ激光棒方式，结合凸凹非稳腔的设计，获得２０Ｈｚ运转条件下小束散角激光输出平均能量约为８３ｍＪ。
以该激光为振荡源，同样采用ＬＤＡ端面泵浦Ｎｄ：ＹＡＧ激光棒的方式进行能量放大，组成ＬＤＡ端面泵浦振荡－放大（ＭＯ－ＰＡ）激光器，最终获得重频频率２０Ｈｚ、平均能量＞２００ｍＪ、发散角＜２．１ｍｒａｄ、能量波动＜±２．５％的脉冲激光输出。
该激光器光光转换效率约为１４．６％，体积为１７５×９１×４９ｍｍ３，质量＜１ｋｇ，激光经８倍发射天线后发散角＜０．３ｍｒａｄ。
关键词：激光二极管阵列；端面泵浦；振荡－放大器；激光测距机；激光目标指示器中图分类号：ＴＮ２４９ 文献标志码：Ａ ＤＯＩ：１０．５７６８／ＪＡＯ２０１９４０．０３０７００１Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ２００ｍＪ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｅｎｄ－ｐｕｍｐｅｄ ＭＯＰＡ ＬａｓｅｒＸＩＯＮＧ Ｂｏ，ＹＵ Ｃａｉｌｉａｎｇ，ＣＨＵ Ｚｈａｏｈｕａ，ＺＨＡＯ Ｃｈｏｎｇ，ＫＡＯ Ｘｉａｏｍｅｉ，ＷＵ Ｊｉａｋａｉ，ＣＵＩ Ｙｉｎｇ，ＭＡＯ Ｍｉｎｇｆｅｎｇ，ＸＩＮ Ｃｈａｏ，ＷＥＩ Ｘｉａｏｙｕ（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｌａｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｓｈｕｇｕａｎｇ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ＣＯ．，ＬＴＤ．，Ｙａｎｇｚｈｏｕ ２２５００９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｈｉｇｈ－ｐｏｗｅｒ ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ ａｒｒａｙ（ＬＤＡ）ｅｎｄ－ｐｕｍｐｅｄ Ｎｄ：ＹＡＧ ｌａｓｅｒ ｂａｒｍｅｔｈｏｄ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｘ－ｃｏｎｃａｖｅ ｕｎｓｔａｂｌｅ ｃａｖｉｔｙ，ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｅｎｅｒｇｙ ｏｆｔｈｅ ｓｍａｌｌ ｂｅａｍ ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ ｌａｓｅｒ ｏｕｔｐｕｔ ｗａｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ ａｂｏｕｔ ８３ｍＪ ｕｎｄｅｒ ２０Ｈｚ ｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｎ ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｌａｓｅｒ ａｓ ｔｈｅ ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ ｓｏｕｒｃｅ，ｔｈｅ ｓａｍｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ＬＤＡ ｅｎｄ－ｐｕｍｐｅｄ Ｎｄ：ＹＡＧ ｌａｓｅｒ ｒｏｄ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｅｎｅｒｇｙ ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｆｏｒｍ ａｎ ＬＤＡ ｅｎｄ－ｐｕｍｐｅｄｍａｓｔｅｒ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ－ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＭＯＰＡ）ｌａｓｅｒ，ｗｈｉｃｈ ｆｉｎａｌｌｙ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｈｅ ｐｕｌｓｅｄ ｌａｓｅｒｏｕｔｐｕｔ ｗｉｔｈ ａ ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ ２０Ｈｚ，ａｎ ａｖｅｒａｇｅ ｅｎｅｒｇｙ ｏｆ＞２００ｍＪ，ａ ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ ａｎｇｌｅ＜２．１ｍｒａｄ ａｎｄ ａｎ ｅｎｅｒｇｙ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ＜±２．５％．Ｔｈｅ ｌａｓｅｒ ｈａｓ ａ ｏｐｔｉｃａｌ－ｔｏ－ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ａｂｏｕｔ １４．６％，ａ ｖｏｌｕｍｅ ｏｆ １７５×９１×４９ｍｍ３，ａ ｍａｓｓ ｏｆ＜１ｋｇ，ａｎｄ ａ ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅａｎｇｌｅ ｏｆ＜０．３ｍｒａｄ ａｆｔｅｒ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎ ８×ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｔｅｎｎａ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ ａｒｒａｙ（ＬＤＡ）；ｅｎｄ－ｐｕｍｐｅｄ；ｍａｓｔｅｒ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ－ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＭＯＰＡ）；ｌａｓｅｒ ｒａｎｇｅ ｆｉｎｄｅｒ；ｌａｓｅｒ ｔａｒｇｅｔ ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎ引言采用ＬＤＡ泵浦的固体激光器具有结构紧凑、质量小、转换效率高及寿命长等优点，近年来成为固体激光器发展的主流［１－４］。
摘要大功率光纤激光器作为目前工业3D制造加工的重要产品，特别是在增材加工中已经是不可或缺的部件。
在率光纤激光器中，脉冲光纤激光器已经是目前科研研究的重点。
脉冲主振荡功率放大光纤激光器（MOPA）由于其光束质量好、单脉冲能量大、平均功率高等优点在激光加工领域、医疗健康领域、武器制造、空间光通信领域都有着非常广阔的前景。
在目前研究工作中，MOPA 结构的光纤激光器在输出光功率、脉冲能量仍有进一步研究的空间。
在激光放大的过程中光纤激光器产生的自发放大辐射效应（ASE）、非线性效应（Non-Linear Effect）以及热效应都是阻碍脉冲光纤激光器发展的原因。
因此，基于以上研究背景下，本课题基于MOPA脉冲光纤激光系统展开相关研究，课题首先制作一台激光器，然后通过研究光纤激光器放大过程中产生的自发放大辐射和非线性效应，并且研究如何抑制这些效应从而提高平均功率，最终提高系统的光脉冲峰值功率和光束质量，输出纳秒脉冲激光。
本文主要做的工作如下：（1）绪论首先介绍了光纤激光器研究的背景，以及该论文研究200W纳秒脉冲光纤激光器的意义。
并且研究了国内外关于纳秒脉冲光纤激光器的相关文献，对于光纤激光器如何产生纳秒脉冲进行了相关的总结。
（2）第二章主要以脉冲光纤器的相关知识做出阐述，首先介绍了光纤激光器的基本理论部分，其次介绍了行波放大技术理论、增益光纤模式特性、非线性效应理论研究以及其他影响光纤激光器的因素。
（3）第三章主要详细阐述了基于MOPA纳秒脉冲光纤激光器的关键技术。
这部分首先介绍了脉冲光纤激光器工作原理，以及针对光纤激光器中的泵浦耦合技术展开了讨论，还阐述了目前高功率光纤激光器常用的双包层光纤，最后介绍了光纤合束技术的研究现状。
（4）最后的实验部分为：对于MOPA结构的高功率纳秒脉冲光纤激光器进行了实验设计，采用种子源+两级级联放大的结构。
整个激光器主要由调制半导体激光种子源和一级单模单包层掺镱光纤（10μm/125μm）放大器，以及二级大模场面积掺镱光纤（30μm/250μm）组成。
MOPA结构准分子激光电源的高精度电压控制研究李友布;梁勖;赵家敏;鲍健【摘要】To reduce fluctuation of discharging time of both the cavity in a master oscillator power amplifier ( MOPA) excimer laser and obtain stable laser output energy , a high precision voltage control scheme was designed based on a closed loop controlling circuit .i.e., monitoring the voltage across the energy storage capacitor , when the capacitor voltage is larger than the objective voltage , the voltage discharging circuit discharges capacitance voltage to the objective voltage for getting a precision charging voltage .The results show that the fluctuation of charging voltage was reduced from ±1.67‰to ±0.83‰ by using the voltage control scheme .The precision of the voltage across the energy-storage capacitor in a resonance power supply can be improved;the relative jitter of the discharge time for both the laser cavities can be reduced by means of this method .It lays a good foundation for stable laser energy output .% 为了减小激光器双腔放电时间的相对抖动、稳定激光器输出能量，采用闭环控制回路电压泄放方法，设计了一套主振荡功率放大结构准分子激光谐振充电高精度电压控制方案。
