掺铥光纤激光器的应用

连续掺铥光纤激光器（1900nm-2100nm）
V-Gen的VCFL-T系列激光器是单模连续、掺铥光纤激光器。

凭借其领先的技术优势，单模（M2<1.1）光束为超精密应用提供了理想光束性能，如非金属材料处理、精密加工、焊接等。

优点：
为OEM服务
免维护节约操作成本
重量轻、体积小易于集成
参数设置简单、可通过PC或笔记本电脑测试
符合工业标准
可大幅度调谐参数
应用范围:
塑料焊接、切割和打标
非金属材料处理
光谱学
医疗
主要特点：
RS232和TTL接口
波长1900-210nm
最大20W输出功率
最大10KHz直接调制
高电光转换效率（＞20%）
单模光束质量（M2<1.1）
强制风冷利于系统有效散热
可选输出准直器用于各种输出光斑直径
光纤长度cm 300(其他可选)
输出光纤准直器mm 6mm直径（其他可选）输出光束质量M2<1.1。

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。

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。

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。

掺铒光纤激光器原理一、概述掺铒光纤激光器是一种基于掺铒光纤（Er-doped fiber）的激光装置，具有输出功率高、调制带宽宽、转换效率高等优点，被广泛应用于激光手术刀、激光雷达、激光打标、光通信和能量激光光源等领域。

本文将详细介绍掺铒光纤激光器的原理和构成。

二、原理1. 掺铒光纤的结构与特性掺铒光纤是由玻璃材料制成的，其结构类似于普通光纤，由包层、掺铒核心和侧面反射层组成。

铒元素在光纤中的浓度较高，可以激发激光振荡。

掺铒光纤具有较高的增益系数，适合产生激光。

2. 激光振荡过程当泵浦光照射掺铒光纤时，铒离子受激发射出电磁波，经过谐振腔反射和损耗，最终形成激光振荡。

在这个过程中，泵浦光的强度、波长和掺铒光纤的结构参数都会影响激光的输出功率和波长。

3. 谐振腔谐振腔是掺铒光纤激光器的关键组成部分，由两个反射镜组成。

其中一个反射镜固定在激光器内部，另一个需要通过外部调节来保证激光在特定波长范围内输出。

谐振腔的长度会影响激光的波长和输出功率。

三、构成1. 泵浦源泵浦源是提供能量的设备，通常采用高强度半导体激光器作为泵浦光源。

泵浦光的波长通常在800-900nm范围内，可以根据掺铒光纤的特性进行调整。

2. 掺铒光纤掺铒光纤是激光振荡的核心部件，决定了激光的输出性质。

通常选用具有较高铒离子浓度的光纤，以获得较高的增益系数和激光输出功率。

3. 反射镜反射镜是构成谐振腔的关键部件，通常采用高反射率的光学镜片。

其中一个反射镜固定在激光器内部，另一个需要通过外部调节来保证激光在特定波长范围内输出。

4. 驱动与控制电路驱动与控制电路是掺铒光纤激光器的核心部分，负责控制泵浦光的强度、波长和照射时间等参数，以保证激光的稳定输出。

同时，还需要监测激光的输出功率、波长和稳定性等指标，以便进行调节和控制。

四、应用领域1. 激光手术刀：掺铒光纤激光器具有较短的波长（2μm），可以穿透组织较浅，适用于激光手术刀领域。

通过调节泵浦光的强度和输出功率，可以控制激光的切割深度和宽度。

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。

光纤铥激光实用性描述
光纤激光是泌尿外科医生开展手术的重要利器。

“优路”铥激光拥有切割效率高、止血效果好、移动灵活三大优势。

对于良性前列腺增生患者，利用铥光纤激光实施经尿道前列腺切除术，手术视野更清晰，可缩减手术时间。

治疗膀胱肿瘤患者，利用铥光纤激光可以实现整块组织精准切除，减少肿瘤细胞的扩散。

铥光纤激光还可用于肾盂肿瘤、输尿管肿瘤的治疗。

目前，中山医院泌尿外科已用“优路”激光为多名膀胱肿瘤、良性前列腺增生患者实施“经尿道膀胱肿瘤切除术”“经尿道前列腺激光剜除术”等微创手术，患者均顺利康复。

高功率掺铥光纤激光器及其在共振泵浦激光技术中的应用作者：张晚秋来源：《中国科技博览》2014年第22期[摘要]与其他类型的光纤激光器相比，高功率掺铥光纤激光器具有安全性比较高、输出功率水平高以及可调谐范围比较宽等众多优点。

由于高功率掺铥光纤激光器自身具有的这些优点，近几年，高功率掺铥光纤激光器的应用范围越来越广，发展潜力越来越大。

本文将从掺铥光纤激光器的发展趋势及其应用领域、半导体激光器为泵浦源的前提下高功率掺铥光纤激光器的输出特性、窄线宽可调谐类型的高功率掺铥光纤激光器以及高功率掺铥光纤激光器在共振泵浦预案激光技术中的应用这四个方面进行详细阐述，以期推动高功率掺铥光纤激光器的发展。

[关键词]高功率掺铥光纤激光器共振泵浦中图分类号：T421 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）22-0276-01与其他类型的激光器相比，光纤激光器具有散热效果好、转换效率比较高以及易于系统集成等优点，日益受到人们的关注。

其中，高功率掺铥光纤激光器的应用范围尤为广泛，在医学领域、激光雷达领域以及遥感领域中的发展潜力越来越大。

与国外对高功率掺铥光纤激光器的研究相比，我国对高功率掺铥光纤激光器的研究起步比较晚，仍有待进一步发展。

本文将从以下几方面来对高功率掺铥光纤激光器进行详细阐述。

一、掺铥光纤激光器的发展趋势及其应用领域1.当前掺铥光纤激光器的发展趋势及其应用领域近几年来，掺铥光纤激光器在医学方面的应用前景越来越好，有望在医学上取代连续波固体激光器。

单包层类型的掺铥光纤激光器在上个世纪八十年代末期阶段以及九十年代早期阶段就已经在连续波输出方面实现了由毫瓦级向瓦量级的重大转变，这是光纤激光器发展阶段上的一个重要的里程碑。

到九十年代的中时期阶段，随着具有大功率的半导体式激光器被用作泵浦源以及包层泵浦形式的光纤激光器技术的突破发展，掺铥光纤激光器进入了一个全新的发展阶段。

经过一系列的研究表明，泵浦源功率性能是影响掺铥光纤激光器的唯一因素。

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。