基于空間合束的高功率激光系統(tǒng).pdf

1、激光合束是目前國際上激光技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點之一，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)進行了實驗和工程研究，實現(xiàn)了光纖傳輸萬瓦級激光輸出。主要的研究內(nèi)容如下:
　　從光纖的數(shù)值孔徑和耦合公式出發(fā)，采用大孔徑光學耦合系統(tǒng)設(shè)計原理，選擇結(jié)構(gòu)簡單，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體激光光纖耦合器，滿足了500W級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)合的方式對合束器進行了光學和結(jié)構(gòu)設(shè)計，高功率激光空間非相干合束器由擴束準直與合束聚焦兩個獨立部分組成。利用軟件仿真及優(yōu)化，分別設(shè)計

3、出了擴束準直透鏡組參數(shù)以及合束焦距為別為400mm、500mm、600mm時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，對合束器進行了工程結(jié)構(gòu)設(shè)計與封裝。
　　從激光合束系統(tǒng)的整體構(gòu)架出發(fā)，分別設(shè)計和構(gòu)建了配電系統(tǒng)、激光器驅(qū)動電源集成系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)以及數(shù)字控制系統(tǒng)四大子系統(tǒng)?；诟吖β始す夤饫w耦合傳輸技術(shù)、高功率激光空間非相干合束技術(shù)成功研制的萬瓦級高功率激光系統(tǒng)，實現(xiàn)了在