基于空間合束的高功率激光系統(tǒng).pdf

1、激光合束是目前國(guó)際上激光技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，其目的是將多束激光合為一束輸出，是大幅提升激光輸出功率和輻射亮度的有效手段。本文對(duì)高功率激光光纖耦合傳輸技術(shù)、激光空間非相干合束技術(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和工程研究，實(shí)現(xiàn)了光纖傳輸萬(wàn)瓦級(jí)激光輸出。主要的研究?jī)?nèi)容如下:
　　從光纖的數(shù)值孔徑和耦合公式出發(fā)，采用大孔徑光學(xué)耦合系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理，選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝調(diào)方便的四鏡透射式結(jié)構(gòu)，研制出一種高功率半導(dǎo)體激光光纖耦合器，滿足了500W級(jí)976nm激光光纖

2、耦合傳輸?shù)募夹g(shù)要求。傳輸光纖選用折射率階躍型多模石英光纖，纖芯直徑440μm，數(shù)值孔徑0.22;以彎曲光纖的理論分析為基礎(chǔ)，開(kāi)展了光纖彎曲程度與傳輸功率損耗的研究，得出了將光纖彎曲半徑控制在50cm以上，以降低激光在光纖內(nèi)傳輸時(shí)因光纖彎曲所造成的能量損耗。
　　基于理論分析，采用空間合束與非相干合束相結(jié)合的方式對(duì)合束器進(jìn)行了光學(xué)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，高功率激光空間非相干合束器由擴(kuò)束準(zhǔn)直與合束聚焦兩個(gè)獨(dú)立部分組成。利用軟件仿真及優(yōu)化，分別設(shè)計(jì)

3、出了擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡組參數(shù)以及合束焦距為別為400mm、500mm、600mm時(shí)的合束聚焦透鏡組參數(shù)，獲得了不同合束焦距下合束激光光束橫截面功率呈高斯態(tài)分布的仿真分析圖。在此基礎(chǔ)上，對(duì)合束器進(jìn)行了工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與封裝。
　　從激光合束系統(tǒng)的整體構(gòu)架出發(fā)，分別設(shè)計(jì)和構(gòu)建了配電系統(tǒng)、激光器驅(qū)動(dòng)電源集成系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)以及數(shù)字控制系統(tǒng)四大子系統(tǒng)。基于高功率激光光纖耦合傳輸技術(shù)、高功率激光空間非相干合束技術(shù)成功研制的萬(wàn)瓦級(jí)高功率激光系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了在