数值模拟的瓦级5微米激光器,基于Tb-doped和Nd-doped的化物多核纤维

科学领域:

• 激光物理 激光物理
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 光子学是指光子学的使用方法.

背景情况:

• 中红外 (中红外) 激光器对于各种应用至关重要,包括光谱学,传感和医学诊断.
• 炭化物纤维在中红外线区域具有独特的传输特性,这使得它们对激光开发具有前景.
• 稀土合纤维广泛用于光纤激光器的增益介质.

研究的目的:

• 理论上研究在Tb3+化和Nd3+化基多核纤维中在5μm附近的瓦特级中红外激光生成.
• 通过全面的数值模拟来确定各种因素对激光生成特征的影响.
• 确定最佳的反设计,以提高输出功率和效率.

主要方法:

• 理论研究和数值模拟的激光发电在5x5合核心素多核纤维.
• 模拟Tb³⁺-doped和Nd³⁺-doped纤维激光器,分别在2微米和1.7微米的.
• 计算值功率,激光波长,斜率效率以及反设计的分析.

主要成果:

• 实现了Tb3+兴奋剂激光器的最大斜率效率约14.5%,Nd3+兴奋剂激光器的最大斜率效率约5.3%.
• 预期的激光波长被确定为Tb3+兴奋剂纤维的5.28μm和Nd3+兴奋剂纤维的5.68μm.
• 一个简单的反设计,在输出端面上具有总反射器和弗雷内尔反射,与更高反射率输出镜相比,产生更高的输出功率.

结论:

• 这项理论研究提供了对稀土合石素化纤维中中红外激光生成的见解.
• 这些发现可以指导开发高性能中红外光纤激光器件.
• 优化的反设计对于最大限度地提高这些激光系统的输出功率和效率至关重要.