Введение
Глава 1. Обзор литературы 10
1.1. Физические основы функционирования твердотельных и волоконных лазеров 10
1.1.1. Твердотельные лазеры с оптической накачкой и проблема тепловых эффектов 10
1.1.2. Оптическая спектроскопия редкоземельных ионов в стёклах 15
1.1.3. Особенности процессов безызлучательного переноса возбуждения в ит-тербиевых и иттербий-эрбиевых активных средах 19
1.2. Технологические особенности волоконных лазеров и усилителей 26
1.2.1. Развитие технологии волоконных лазеров 26
1.2.2. Способы ввода оптической накачки в световоды 31
1.2.3. Профиль показателя преломления и легирования световодов 34
1.2.4. Механизмы изменения профиля показателя преломления при оптической накачке 36
1.3. Разогрев активной среды в условиях оптической накачки 36
1.3.1. Термооптические искажения лазерного излучения и параметров активной среды твердотельных лазеров на кристаллах и стёклах 37
1.3.2. Принципы измерения температуры в активных элементах твердотельных лазеров 43
1.3.3. Обзор тепловых эффектов в активных волоконных световодах, представленных в литературе 46
1.3.4. Обзор экспериментальных работ по измерению температуры активных волокон в условиях лазерной генерации
1.4. Нелинейность показателя преломления в условиях резонансного оптического возбуждения 53
1.5. Волоконная интерферометрия 55
Глава 2. Оптическая интерферометрия активной среды волоконного лазера 57
2.1. Изготовление волоконного лазера
2.2. Методика исследования тепловых эффектов в волоконных световодах и схема эксперимента 59
2.3. Методика измерения
2.3.1. Фазовая чувствительность и временные характеристики аппаратуры 62
2.3.2. Алгоритм обработки экспериментальных данных 62
2.3.3. Блок схема экспериментальной установки для реализации алгоритма измерений в автоматическом режиме
2.4. Калибровка экспериментальной установки 66
2.5. Исследуемые образцы активных схем 68
2.6. Квадратурный интерферометр Майкельсона 69
2.7. Выводы 72
Глава 3. Стационарный разогрев активных волоконных световодов в услови ях оптической накачки 74
3.1. Модель разогрева активного волокна при оптической накачке 74
3.1.1. Разогрев циллиндрически-симметричного световода со ступенчатым профилем легирования 74
3.1.2. Разогрев двойного волокна 78
3.2. Квазистационарный разогрев I. Измерения для Yb3+и Yb3+/Er3+лазеров с помощью интерферометра Маха-Цандера 80
3.2.1. Особенности теплового режима активного волокна вблизи порога генерации 83
3.2.2. Кинетика разогрева волокон в регулярном тепловом режиме 88
3.3. Квазистационарный разогрев II. Измерения для Yb3+лазеров с помощью квадратурного интерферометра Майкельсона 90
3.3.1. Разогрев волокна многомодовым излучением накачки и одномодовым лазерным излучением 90
3.3.2. Разогрев активного волокна в условиях лазерной генерации 91
3.4. Численные оценки продольного распределения температуры и влияния пассивных потерь на разогрев активного волокна 93
3.4.1. Модель волоконного лазера 93
3.4.2. Определение параметров модели 96
3.4.3. Результаты моделирования
3.5. Температурная зависимость коэффициента конвекционного теплообмена 99
3.6. Выводы 101
Глава 4. Кинетика изменения показателя преломления и разогрев сердцевины активного волокна в условиях оптической накачки 104
4.1. Цель и методика измерений 104
4.2. Оценки вклада электронных ИПП от основных лазерных переходов редкоземельных ионов 105
4.3. Кинетика изменения показателя преломления в активных световодах при оптическом возбуждении ионов иттербия 108
4.4. Кинетика изменения показателя преломления активных световодов, легированных ионами Yb и Er 114
4.5. Исследование кинетики безызлучательной релаксации в активной среде интер-ферометрическим методом 121
4.6. Выводы 126
Заключение 128
Благодарности
