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我们提出一种基于固体芯双包层光纤的单片放大链，实现和优化数百kW峰值功率脉冲输出的简单方法。采用光纤带尾电流驱动二极管在1064 nm处产生纳秒脉冲。介绍了如何优化Fabry-Perot与DFB型二极管的使用，以及如何使用光纤布拉格光栅实现合适的波长锁定，给出了两种前置放大器对泵浦波长和YB倒置的优化方法。介绍了如何利用芯层泵浦和包层泵浦以及单程和双程放大器来管理ASE。讨论了掺镱光纤本身的ASE抑制和带通滤波器的使用。详细描述了光纤参数、玻璃基质和信号波长对放大器转换效率的影响。本论文介绍了在功率放大器方面，如何利用高掺镱光纤在975 nm泵浦下实现高峰值功率。详细分析了泵漂白对掺镱纤维有效长度的影响。证明了反泵浦在很短的长度放大器中并无优势。通过调整受激布里渊散射的脉宽和线宽，给出了受激布里渊散射自脉动极限的处理方法。讨论了输出峰值功率加倍的未来展望。

使用低损耗 As2Se3商业阶跃折射率光纤演示了跨越 3 到 8 μm 的中红外超连续谱源。 在 2 kHz 的低重复率下获得 1.5 mW 的最大平均输出功率。 由于采用低 NA 阶跃折射率光纤，波长大于 5 μm 时输出为单模。 泵浦源由掺铒的 ZrF4 基放大器内超连续谱源组成，范围从 3 到 4.2 μm。 研究了泵浦功率和 As2Se3 光纤长度对输出特性的影响。 据我们所知，这是有史以来第一个在标准阶跃折射率光纤中达到 8 μm 的紧凑型超连续光源。

证明了一种高功率包层泵浦Er-Yb共掺光纤激光器，其效率为74%。采用1535 nm的带内泵浦，获得了264 W的泵浦限制输出功率。通过数值模拟和实验测量，比较了1480 nm和1535 nm泵浦的效率。

改进了砷硫(As-S)和砷硒(As-Se)光纤的制备工艺，提高了光纤在中红外区的透过率。As-S或As-Se光纤的典型衰减谱显示S-H、Se-H、O-H等杂质带，限制了其工作，增加了中红外的衰减损耗。改进了前驱体纯化方法和玻璃加工工艺，使杂质带减少到最低限度。对于ASS纤维，2.7mm左右的衰减为0.12dB/m，S-H浓度小于0.3ppm。对于As-Se光纤，6mm处的衰减最小值为0.2dB/m，Se-H浓度小于0.5ppm。改善了力学性能，这些性能通常受到如拉深条件或玻璃中含有的非均匀夹杂物等参数的影响。双坩埚法有高质量的包芯界面，提高了纤维强度。包裹体主要由碳和硅颗粒组成。这些杂质从最初的前驱体进入玻璃，并且通过与仪器材料的相互作用形成。通过工艺改进，使As-Se和As-S纤维的杂质颗粒最小化，抗拉强度分别达到0.32 GPa和0.41 GPa。

许多科学和工业应用都需要1μm的高峰值激光脉冲，掺镱光纤放大器因其结构紧凑、效率高、光束质量好等优点而备受关注。但在保持高光束质量的同时，很难扩大模面积以减小非线性效应，所以在光纤中实现高峰值不太容易。 采用在高饱和能区工作的简单MOPA结构，证明了在976 nm泵浦的短掺磷硅酸盐双包层光纤的50 kW峰值功率单模放大。

本文介绍了一种高功率、高效率、带内包层泵浦的掺铒光纤激光器。据报告，与发射泵功率相比，限泵103 W的输出功率达到了创纪录的75%。就我们了解，这是效率最高的激光器。

利用多模掺铒光纤放大器(EYDF)实现了几种高功率通信信道的宽带放大。该放大器的多模特性是为了同时获得较宽的增益带宽和高输出功率。放大器提供的增益带宽横跨了1535.0 nm-1565.8 nm波段。

多模掺铒掺铒光纤相对于传统设计，可用于在扩展光谱波段上的DWDM信道放大。提供了40 GB/s的误码率、增益和噪声系数。

369光纤光栅NM强度被刻在无锗双包层掺镱二氧化硅光纤中，使用的是400秒的飞秒脉冲序列，NM波长和相位掩膜。获得了大于4×10−3的光致折射率调制，并通过热退火消除了相应的光致损耗，获得了低损耗(40 dB)的光纤光栅。基于此光纤光栅，发明了一种工作在1073NM的单片镱光纤激光器。NM斜率效率为71%，已证明的输出功率为13W。

多模掺铒掺铒光纤相对于传统设计，可用于在扩展光谱带上放大波分复用信道。提供了10 GB/s的误码率、增益和噪声系数。

本文研究了高功率掺镱光纤激光器线宽随激光功率的变化规律。不同纵模激光腔之间的四波混频倾向于展宽激光线宽，而布拉格反射镜的带宽较窄，限制了展宽的范围。考虑这些影响的解析模型预测，激光线宽尺度作为激光功率的平方根，与数值模拟一致。该模型已在低功率掺铒光纤激光器和拉曼光纤激光器中得到验证。本论文对掺镱光纤激光器在几瓦到几百瓦功率范围内的测量结果与模型进行了比较。高功率光纤激光器的展宽偏离了模型。实验数据表明，线宽是激光功率的一个幂函数(0.5~1)。对模型进行了简单的修正，使模型能满足所有的实验数据需要。

双包层光纤涂层的热降解是高功率连续波光纤激光器工作的主要限制因素。本文对高功率连续波光纤激光器的热效应进行了研究。由于100 W级连续光纤激光器的量子缺陷，重点研究了在熔接点和掺杂光纤中加热的问题。给出了高分辨率红外相机在直径为125~400μ的光纤上的理论模型和实验测量结果。在传导传热模型中考虑了纤维与其热沉之间的热接触阻力，并对不同几何形状下的热接触阻力进行了测量。设计出合理的冷却装置，并对有源光纤的优化进行了讨论。文中还对光纤激光器对千瓦级功率的定标和温度管理作了一些预测。