高功率光纖激光側(cè)面泵浦耦合技術(shù)研究.pdf

1、分類號(hào)：TN248.1密級(jí)：可交流UDC：編號(hào)：1高功率光纖激光側(cè)面泵浦耦合技術(shù)研究SIDEPUMPEDCOUPLINGTECHNIQUESFHIGHPOWERFIBERLASERS學(xué)位授予單位及代碼：長(zhǎng)春理工大學(xué)（10186）學(xué)科專業(yè)名稱及代碼：光學(xué)（070207）研究方向：激光物理與新型激光器申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士指導(dǎo)教師：金光勇研究員鞏馬理教授研究生：陳霄論文起止時(shí)間：2013.09—2015.03I摘要近年來(lái)，關(guān)于高功率全光纖結(jié)構(gòu)光

2、纖激光器、放大器的研究隨著高亮度半導(dǎo)體源、雙包層摻雜有源光纖等技術(shù)發(fā)展有了飛速提升。耦合器作為高功率激光器系統(tǒng)的核心器件，其目的為將半導(dǎo)體泵浦源內(nèi)的泵浦光直接注入激光器系統(tǒng)。因此，耦合器功率的擴(kuò)展對(duì)高功率光纖激光器的功率輸出舉足輕重。而近兩年對(duì)于高功率耦合器的研究和制作各國(guó)科學(xué)界所少有公開。因此，本論文主要對(duì)側(cè)面泵浦耦合器其中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的理論分析和模擬計(jì)算，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)予以驗(yàn)證。針對(duì)并行側(cè)面泵浦結(jié)構(gòu)、熔錐側(cè)面泵浦結(jié)構(gòu)分析了側(cè)面泵浦

3、耦合原理。此外，分析了側(cè)面泵浦耦合器具有圓形內(nèi)包層直徑的主光纖對(duì)泵浦光吸收的影響，具有八邊形內(nèi)包層的主光纖對(duì)泵浦光的吸收和具有D形內(nèi)包層的主光纖對(duì)泵浦光的吸收。最后，通過(guò)仿真分析了側(cè)面泵浦耦合器反向隔離特性和信號(hào)光傳輸損耗特性。其優(yōu)勢(shì)為在保證具有高耦合效率的同時(shí)，倏逝波溝槽具有高反向隔離度，間接防止泵浦源損傷。對(duì)側(cè)面泵浦耦合器制作工藝進(jìn)行研究，初步搭建了側(cè)面泵浦耦合器工藝制作平臺(tái)，提出側(cè)面泵浦耦合器的工藝設(shè)計(jì)流程，對(duì)耦合器制作過(guò)程中泵浦

4、光纖的選取、信號(hào)光纖的選取和泵浦光纖與信號(hào)光纖耦合過(guò)程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。對(duì)燒制耦合器所用儀器火頭進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)火焰區(qū)域溫度場(chǎng)分布進(jìn)行研究。其目的，使耦合區(qū)受熱光纖擺脫重力束縛，進(jìn)而減小或消除耦合區(qū)光纖因重力產(chǎn)生形變的問(wèn)題。對(duì)耦合器所選用光纖進(jìn)行潔凈度改善，對(duì)耦合器最終封裝定型。通過(guò)模型分析了不同泵浦臂長(zhǎng)度、不同泵浦臂數(shù)量、不同模場(chǎng)注入、耦合對(duì)稱性對(duì)側(cè)面泵浦耦合影響。成功試制單臂（1＋1）1側(cè)面泵浦耦合器、雙臂（2＋1）1側(cè)面泵浦耦合器。對(duì)側(cè)

5、面泵浦（1＋1）1與（2＋1）1耦合器耦合效率和總泵浦功率進(jìn)行對(duì)比研究，驗(yàn)證了雙臂（2＋1）1側(cè)面泵浦耦合器對(duì)于高功率光纖激光器系統(tǒng)的可行性。提出了通過(guò)單臂（1＋1）1側(cè)面泵浦耦合器、雙臂（2＋1）1側(cè)面泵浦耦合器組合的級(jí)聯(lián)泵浦耦合器結(jié)構(gòu)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)試制了級(jí)聯(lián)泵浦耦合器，分析了級(jí)聯(lián)泵浦耦合器前向泄漏比率和反向耦合效率。驗(yàn)證了級(jí)聯(lián)泵浦耦合器對(duì)于高功率光纖激光器系統(tǒng)的功率放大能力。將側(cè)面泵浦耦合器應(yīng)用于對(duì)向泵浦光纖激光器系統(tǒng)、高重頻和低重頻