低損耗泵浦合束器技術(shù)研究.pdf

1、泵浦合束器作為高功率光纖激光器中的核心器件，不僅要承受較高的泵浦光、信號(hào)光功率，還需要實(shí)現(xiàn)較低的泵浦光和信號(hào)光的耦合損耗，因?yàn)閾p耗不僅引起耦合效率的降低，在加載高功率泵浦光或信號(hào)光時(shí)，較高的損耗會(huì)加重泵浦合束器的散熱負(fù)擔(dān)，制約合束器耐受功率的提升，嚴(yán)重影響泵浦合束器甚至整個(gè)激光器的性能。本文對(duì)低損耗泵浦合束器相關(guān)技術(shù)開展研究，具體包括以下內(nèi)容:
　　1.對(duì)泵浦合束器中泵浦光、信號(hào)光的損耗來源進(jìn)行了較深入的分析。在泵浦光損耗方面，給

2、出了與泵浦光損耗相關(guān)的面積失配損耗、軸向失配損耗、角度失配損耗、數(shù)值孔徑失配損耗的計(jì)算公式，分析了泵浦光模場(chǎng)失配損耗機(jī)制。在信號(hào)光損耗方面，具體分析了傳輸損耗與模場(chǎng)失配損耗，以及纖芯熱擴(kuò)散技術(shù)在減小信號(hào)光模場(chǎng)失配損耗方面應(yīng)用的可能性。
　　2.對(duì)移動(dòng)氫氧焰光纖拉錐法的過程進(jìn)行了數(shù)值分析與實(shí)驗(yàn)研究，得到了光纖拉錐形態(tài)與火焰寬度、火焰移動(dòng)速度與拉錐速度的速度比、拉錐距離等參數(shù)的關(guān)系。提出并采用往返一次移動(dòng)火焰法對(duì)錐形過渡區(qū)形態(tài)進(jìn)行優(yōu)化

3、，給出了火焰寬度，往返移動(dòng)距離應(yīng)滿足的條件，實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用往返一次移動(dòng)火焰拉錐法增大了錐形過渡區(qū)的長(zhǎng)度，從而可減小合束器中輸入光束的傳輸損耗。
　　3.對(duì)四種不同拉錐比的端泵型(N+1)×1合束器的信號(hào)光損耗開展了研究。從絕熱條件出發(fā)，得到了錐形過渡區(qū)長(zhǎng)度與基模的傳輸損耗的關(guān)系。用本征模展開算法計(jì)算了基模的模場(chǎng)失配損耗，得到了拉錐比與模場(chǎng)失配損耗的關(guān)系。對(duì)錐形結(jié)構(gòu)中的LP11模的傳輸場(chǎng)分布和損耗進(jìn)行了計(jì)算和分析。對(duì)纖芯熱擴(kuò)散方法對(duì)基模

4、的模場(chǎng)失配損耗的改善作用進(jìn)行了研究，得到了四種結(jié)構(gòu)的端泵型(N+1)×1泵浦合束器優(yōu)化后的模場(chǎng)失配損耗值與加熱時(shí)間的關(guān)系。
　　4.對(duì)(N+1)×1側(cè)泵型泵浦合束器的進(jìn)行了建模，基于幾何光學(xué)理用Matlab編程計(jì)算了泵浦耦合效率與拉錐半角、泵浦光纖錐區(qū)長(zhǎng)度以及泵浦光纖的熔融深度的關(guān)系，為實(shí)驗(yàn)研究奠定了基礎(chǔ)。
　　5.提出了一種分步式制備端泵型泵浦合束器的新方法，利用這種分步式方法自制了7×1泵浦合束器，該合束器單臂耐受功率大