光纤激光器及其应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 光纤激光器的起源和发展背景 1

1.2 光纤激光器的发展现状 5

1.2.1 国际动态 5

1.2.2 国内动态 7

1.3 光纤激光器的主要特点 9

1.3.1 概述 9

1.3.2 光纤激光器的分类 10

1.3.3 光纤激光器特点 12

1.4 目前存在的问题和发展前景 13

1.4.1 光纤激光器的主要技术问题 13

1.4.2 光纤激光器的发展前景及分析 15

参考文献 17

第2章 光纤激光器的理论 21

2.1 激光理论基础 21

2.1.1 光的自发辐射、受激吸收和受激辐射 21

2.1.2 激光产生的条件 26

2.1.3 三能级和四能级结构 29

2.1.4 速率方程 31

2.2 光纤激光器原理 35

2.2.1 激光器谐振腔原理 35

2.2.2 泵浦特性及阈值特性 42

2.2.3 泵浦模和掺杂分布对光纤激光器的影响 44

2.3 光纤激光器的模式理论 49

2.3.1 光纤激光器单纵模工作条件 49

2.3.2 激光模式选择技术 50

2.3.3 模式测量方法 56

2.4 光纤激光器性能影响因素 62

2.4.1 空间烧孔效应 62

2.4.2 跳模 65

2.4.3 激发态吸收（ESA） 66

参考文献 68

第3章 光纤激光器的结构原理 69

3.1 泵浦源 69

3.1.1 泵浦源的选择 69

3.1.2 泵浦方式 71

3.1.3 驱动电路 74

3.2 谐振腔结构 85

3.2.1 线形腔 85

3.2.2 环形腔 88

3.2.3 其他腔型结构 91

3.3 增益介质 100

3.3.1 增益介质的类型以及掺杂浓度 100

3.3.2 增益介质的长度 101

3.4 仿真设计软件OptiAmplifier简介 105

3.4.1 OptiAmplifier简介 105

3.4.2 应用举例 107

参考文献 120

第4章 稀土掺杂光纤激光器 122

4.1 掺杂光纤特性 122

4.1.1 掺铒（Er3+）光纤 122

4.1.2 铒／镱（Er3+/Yb3+）共掺光纤 124

4.1.3 其他掺稀土元素光纤 127

4.2 铒／镱（Er3+/Yb3+）共掺光纤激光器 131

4.2.1 理论模型 131

4.2.2 Er3+/Yb3+共掺光纤激光器的实验研究 135

4.3 掺杂光纤超荧光光源 140

4.3.1 超荧光光纤光源的基本原理和结构 140

4.3.2 超荧光光纤光源的理论模型 142

4.3.3 掺铒光纤超荧光光源和放大器 143

4.3.4 铒／镱共掺光纤超荧光光源 153

4.4 基于光纤Bragg光栅的光纤激光器 160

4.4.1 光纤光栅 160

4.4.2 DBR型光纤激光器 165

4.4.3 DFB型光纤激光器 179

4.5 可调谐光纤激光器 182

4.5.1 可调谐滤波器的种类 182

4.5.2 基于可调谐滤波器的光纤激光器 191

4.5.3 L波段可调谐环形腔掺铒光纤激光器 206

4.6 多波长光纤激光器 221

参考文献 224

第5章 大功率双包层光纤激光器 226

5.1 双包层光纤激光器概述 226

5.1.1 双包层光纤的结构与特点 226

5.1.2 双包层光纤激光器的研究概况 228

5.1.3 双包层光纤激光器的原理与特点 231

5.2 双包层光纤激光器的分类 233

5.2.1 线形腔单端泵浦双包层光纤激光器 233

5.2.2 线形腔双端泵浦双包层光纤激光器 234

5.2.3 全光纤掺镱环形腔双包层光纤激光器 235

5.2.4 包层泵浦调Q光纤激光器 236

5.3 双包层光纤激光器的泵浦耦合技术 237

5.3.1 端面泵浦 237

5.3.2 侧面泵浦 239

5.3.3 各种侧面泵浦耦合技术讨论 243

5.3.4 其他泵浦方式 244

5.4 双包层光纤激光器的应用与展望 245

参考文献 247

第6章 脉冲光纤激光器 250

6.1 调Q和锁模的基本原理 250

6.1.1 调Q的基本原理 250

6.1.2 锁模原理 251

6.2 调Q光纤激光器 252

6.2.1 基于非光纤型调Q装置的光纤激光器（电光、声光） 252

6.2.2 全光纤型调Q光纤激光器 254

6.3 锁模光纤激光器 258

6.3.1 主动锁模光纤激光器 258

6.3.2 被动锁模光纤激光器 262

6.3.3 混合锁模光纤激光器 265

6.4 可调谐脉冲光纤激光器 265

6.4.1 光纤光栅实现波长调谐 266

6.4.2 利用啁啾光纤光栅色散特性实现波长调谐 267

6.5 脉冲双包层光纤激光器 267

6.5.1 包层泵浦调Q光纤激光器 268

6.5.2 种子脉冲主振荡放大（MOPA）光纤激光器 270

6.5.3 技术的关键和发展前景 273

参考文献 275

第7章 新型光纤激光器 279

7.1 光子晶体光纤激光器 279

7.1.1 光子晶体光纤的结构特性 279

7.1.2 基于非线性效应的PCF激光器（小模面积） 284

7.1.3 掺稀土元素大模面积PCF激光器 286

7.1.4 问题分析及关键技术 288

7.1.5 光子晶体激光器的制作 288

7.2 非线性效应光纤激光器 289

7.2.1 光纤受激拉曼散射激光器 289

7.2.2 光纤受激布里渊散射激光器 294

7.3 其他类型光纤激光器 300

7.3.1 频率上转换光纤激光器 300

7.3.2 窄线宽光纤激光器 304

7.3.3 多波长光纤激光器 307

参考文献 309

第8章 光纤激光器的应用与展望 313

8.1 光纤激光器在通信中的应用 313

8.1.1 稀土掺杂类光纤激光器 313

8.1.2 受激拉曼散射光纤激光器 314

8.1.3 光孤子通信用锁模光纤激光器 315

8.2 光纤激光器应用于传感 315

8.3 光纤激光器在军事领域的应用 319

8.4 光纤激光器在工业领域的应用 320

8.4.1 激光打标 320

8.4.2 激光焊接 321

8.4.3 激光切割 321

8.4.4 微机械加工 322

8.4.5 激光医疗 322

8.4.6 激光核聚变 323

8.5 光纤激光器的发展与展望 323

8.5.1 几种高性能光纤激光器 324

8.5.2 光纤激光器的发展展望 325

参考文献 325