基于柔性鉸鏈的自適應光纖準直器研究.pdf

1、光束傾斜控制技術(shù)以穩(wěn)定光軸方向、實現(xiàn)光束精密指向為目的，廣泛應用于空間光通信、激光雷達及天文觀測等領域，一直是光學工程領域的研究熱點。近年來，隨著光纖激光技術(shù)的出現(xiàn)和飛速發(fā)展，人們提出了基于光纖激光器的新型光束偏轉(zhuǎn)方案，該方案將光纖激光器的輸出端作為控制對象，通過精確控制其在準直透鏡焦平面上的位置來實現(xiàn)輸出光束的高精度偏轉(zhuǎn)。光纖具有質(zhì)地柔軟、體積小、重量輕等優(yōu)勢，為其偏轉(zhuǎn)控制提供了便利條件，且可實現(xiàn)偏轉(zhuǎn)裝置的小型化、集成化，是當前光束控

2、制領域的研究熱點。
　　目前，基于光纖激光器的傾斜控制技術(shù)仍處于起步階段，在功率擴展、頻率響應、偏轉(zhuǎn)范圍和偏轉(zhuǎn)精度等方面仍需深入研究。為此，本文對這一技術(shù)進行了系統(tǒng)研究，獲得了如下成果：
　　1.對光纖激光傾斜控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進行了綜述，回顧了國內(nèi)外研究人員將自適應光纖準直器用于光纖激光傾斜控制的研究成果，總結(jié)了當前自適應光纖準直器在向高功率拓展時的局限性。簡要介紹了柔性鉸鏈技術(shù)的基本原理和研究現(xiàn)狀。
　　2.對自適

3、應光纖準直器進行了理論分析，詳細分析了各種參數(shù)及性能指標對光束偏轉(zhuǎn)的影響。研究發(fā)現(xiàn)光纖端帽結(jié)構(gòu)以及壓電陶瓷響應特性會嚴重影響自適應光纖準直器的傾斜控制范圍和準直光束質(zhì)量，為后續(xù)實驗研究提供了指導。
　　3.在國際上首次提出了基于柔性鉸鏈的自適應光纖準直器，并進行了相關實驗驗證。論文中共設計研制了三種自適應光纖準直器，包含一維和二維小角度傾斜控制的準直器以及基于杠桿的二維大角度傾斜控制的準直器。實驗結(jié)果表明，小角度傾斜控制的自適應光

4、纖準直器在0~150V的驅(qū)動電壓下可實現(xiàn)小于50μrad的光束偏轉(zhuǎn)，一階諧振頻率在700Hz左右；基于杠桿的自適應光纖準直器的傾斜控制范圍可達0.5mrad以上，一階諧振頻率在600Hz左右，有效控制帶寬在500Hz以上，位置穩(wěn)定精度的均方根誤差小于15μrad。
　　4.基于自研的自適應光纖準直器開展了光纖激光合成實驗研究。實現(xiàn)了兩路光纖激光相干合成與非相干合成，以及兩路10瓦級光纖放大器相干合成。放大器相干合成實驗中歸一化桶中