【摘 要】
：
高功率掺镱光纤激光器以其独特的高效、灵活、可靠、光束质量好等特性受到广泛的关注。尤其是脉冲光纤激光器,由于其优异的高峰值功率,高单脉冲能量特性在军事、医疗、工业等领域发挥着不可替代的作用。本论文围绕高功率脉冲光纤激光器实现的关键技术,以大模场掺镱光纤和激光器结构、性能为主要研究对象,设计了超大模场双包层掺镱光纤,搭建了皮秒脉冲种子源、纳秒脉冲种子源和高功率纳秒脉冲放大平台,解决了高功率纳秒脉冲面临
【基金项目】
：
国家重点研发计划（No.2016YFB0402200）; 国家自然科学基金（No.61735007）; 国家重点研发计划（No.2017YFB1104401）
论文部分内容阅读
高功率掺镱光纤激光器以其独特的高效、灵活、可靠、光束质量好等特性受到广泛的关注。尤其是脉冲光纤激光器,由于其优异的高峰值功率,高单脉冲能量特性在军事、医疗、工业等领域发挥着不可替代的作用。本论文围绕高功率脉冲光纤激光器实现的关键技术,以大模场掺镱光纤和激光器结构、性能为主要研究对象,设计了超大模场双包层掺镱光纤,搭建了皮秒脉冲种子源、纳秒脉冲种子源和高功率纳秒脉冲放大平台,解决了高功率纳秒脉冲面临的平均功率瓶颈问题,实现了国内突破性的单纤千瓦脉冲输出。本论文首先介绍了基于改进的化学气相沉积工艺和液相掺杂工艺制备常规大模场有源光纤的流程,重点关注了超大模场光纤制备的工艺难点和解决方式。通过对超大模场光纤剖面和光纤弯曲对模式分布及模式畸变影响的仿真研究,制备了适合高功率应用的超大模场光纤,并对光纤的剖面和吸收性能进行测试。然后搭建了两类脉冲种子源,分别对两类种子源的输出脉冲性能进行了深入研究。对于锁模脉冲种子源,研究了锁模脉冲的演化过程以及非线性光谱调制现象。在特定的激光腔参数下,观察到了多种形式的矢量孤子输出,并对这种具有特殊时频域特性的孤子进行了深入研究。根据其中一种矢量孤子的偏振旋转特性搭建了重频可调的全光纤被动锁模激光器,在半基频条件下,获得了单脉冲能量7.8 n J,峰值功率161 W的激光输出,相比于基频锁模时单脉冲能量4.3 n J,峰值功率111 W的脉冲激光,其单脉冲能量提升至近2倍,峰值功率提升至近1.5倍。调Q技术作为另一种脉冲产生技术同样有广泛的应用,因此本章同时研究了基于声光调制器搭建的调Q光纤振荡器的输出脉冲性能,并对影响脉冲输出性能的系统因素和光纤因素进行了系统性的探究。最后结合调Q光纤振荡器模型对上述因素对脉冲产生影响的原理进行分析解释,在此过程中发现了系统的反转粒子数比越高,输出脉冲的峰值功率越高、脉冲宽度越窄的结论。最后,通过放大器模型和受激拉曼散射阈值的仿真对适合用于千瓦脉冲放大的种子源进行选择,并通过能量萃取模型对超大模场100/400μm光纤所能从放大器中萃取的最大脉冲能量进行了计算。然后基于超大模场100/400μm光纤搭建的高功率脉冲放大器系统进行了放大实验并对其放大过程中出现两种高功率限制因素光纤热效应和寄生振荡进行了研究,发现采用915 nm泵浦和增大光纤盘绕直径可以有效缓解光纤热效应;增大注入功率、脉宽、提升重频、增长光纤、改变光纤掺杂成分可以提升放大器的寄生振荡阈值。最终在优化的系统条件下,分别获得了无寄生振荡且无非线性效应的单纤平均功率1050 W,单脉冲能量24.6 m J的脉冲激光输出。这也是目前国内报道的单纤输出的最高平均功率和最高单脉冲能量。
其他文献
量子隧穿是量子力学里最基本的过程之一,它在众多科学技术领域有广泛的应用,如扫描隧穿显微镜、隧道结、隧道场效应晶体管、隧穿二极管等。激光诱导的原子分子隧穿电离是强激光与原子分子相互作用的基本物理过程之一,它是阿秒科学中许多超快过程的第一步。因此,原子分子强场隧穿电离动态过程的精确探测对理解强场超快现象,以及开拓这些现象的应用至关重要。近些年,阿秒技术的发展为人们研究原子分子强场隧穿电离动态过程提供了
铝合金具有比强度、比刚度高、导电和导热性能好等优点,是一种重要的轻量化结构材料。传统方法成形高性能铝合金复杂构件时面临形状与性能协同优化难的问题。激光选区熔化（Selective Laser Melting,SLM）技术为高性能铝合金复杂构件的一体化成形提供了新途径。但是,SLM成形传统牌号高强铝合金面临裂纹、孔隙和高残余应力等问题,使传统牌号高强铝合金SLM成形存在较大的困难。为此,本文以传统牌
研究背景和目的:骨是肝细胞癌（hepatocellular carcinoma,HCC）转移的第二常见部位,骨转移会导致肝癌病人极差的预后。肝细胞癌骨转移病灶通常表现为溶骨性病变,破骨细胞的活化成熟在其中起到至关重要的作用。长链非编码RNA（long non-coding RNA,lnc RNA）H19在人类癌症的发病机制中发挥着重要作用。然而,H19在肝癌骨转移中的作用及其分子机制尚不清楚。研究
目前,全球变暖危机日益加剧,我国作为世界上最大的碳排放国之一面临着巨大的CO2减排压力。基于此,国家明确提出了在2030年碳达峰、2060年碳中和的目标,着力发展新型高效的碳减排技术、构建低碳经济。碳捕集与封存技术能够有效固定工业源尾气内的二氧化碳,被认为是实现“净”零目标的关键一环。其中,基于Li4SiO4吸附剂的高温CO2捕集技术更是近年来热门的研究方向,具有良好的工业应用背景。但目前其实际应
稀疏贝叶斯学习算法在智能电网、网络化系统辨识、信号处理等领域得到广泛应用,其引入模型稀疏性来平衡模型的拟合能力和泛化能力,并基于贝叶斯学习理论来推断模型参数。一方面,传统的稀疏贝叶斯学习算法每次迭代中需计算矩阵的逆而具有O（n~3）的计算复杂度,导致难以处理数据维度高且样本量大的问题。另一方面,由于具有非凸目标函数,传统的稀疏贝叶斯学习算法容易陷入局部最优解,导致模型质量依赖于算法的初始值。本文针
随着多媒体应用和立体显示技术的快速发展,3D视频正变得越来越流行。新一代多视点纹理加深度（MVD）的3D视频表示格式也成为了主流。为了高效地压缩MVD格式的3D视频,在最新一代高效视频编码标准HEVC基础上,制定了3D-HEVC标准。由于引入了多个不同视角所拍摄的多路视点和深度图,在3D-HEVC标准中开发了许多新的视点间预测技术和深度图编码工具。这些新的技术和工具极大提升了多视点视频的编码效率,
通过梳理淡水环境中微塑料分布现状及毒性效应研究进展，分析淡水环境中微塑料的丰度、类型、粒径、颜色、形状及毒性影响因素，并综述了微塑料对淡水环境生态系统中不同营养级生物的毒性效应。结果表明：微塑料在淡水水体中的分布受人为活动、水文特征、季节及微塑料类型等因素的影响，人类活动较多、水动力条件差及降水较多的水体中微塑料污染严重，不同密度的微塑料在环境介质中赋存存在差异；微塑料毒性与其浓度、粒径、类型密切
为了在施工前检核斜拉桥设计图纸，提高桥梁施工监控过程中的数据处理效率，利用BIM技术对复杂桥梁结构进行精细化建模，并基于施工监测BIM模型+winform应用程序创建可视化施工监测系统。结果表明：通过碰撞检查找出了设计图纸中存在的问题，减少了施工过程中的窝工返工；基于全桥BIM模型创建可视化施工监测模型，提高了桥梁施工监控过程的信息化与可视化水平，可为桥梁工程施工的顺利进行提供保障。
光电探测器是当前光电子产业核心元件之一,其主要功能是将光信号转换为可测量的电信号,在通讯转换、环境监测、视频成像等领域具有广泛的应用。随着信息技术的高速发展和半导体制造技术需求的提高,光电子器件趋向微型化、集成化、柔性化的发展态势日益明显。与此同时,由于受限于其物理性能和制造成本,基于传统半导体材料（例如硅基材料和III-V半导体）的摩尔定律即将失效。这时,新型的二维材料因具有原子级厚度、柔性和量
人类通过灰尘、空气颗粒物、饮用水和食物等多种介质日常接触到越来越多的高生产量化学品,这些化学品的健康危害日益突出。尤其是当前全球老龄化问题严重,老年人群健康备受关注。大量的离体实验和流行病学研究表明,曾被认为是安全的低剂量的环境污染物暴露,与人类生殖发育功能异常以及相关代谢疾病的发生有关。但多数研究都集中在个别化学品或各类化学品的健康风险评估上,对多污染物暴露的联合毒性健康效应或交互作用的影响了解