高功率連續(xù)光纖激光器全局優(yōu)化的研究.pdf

1、光纖激光器因成本低、結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量高、易實現(xiàn)單模、散熱性好等優(yōu)勢而應(yīng)用廣泛。摻鐿高功率光纖激光器因摻鐿光纖能級結(jié)構(gòu)簡單、量子虧損小、吸收與輻射截面大等優(yōu)點應(yīng)用于激光標(biāo)刻、激光焊接、激光切割、微機(jī)械加工、激光醫(yī)療、激光核聚變、高速切削、3D打印等領(lǐng)域。
　　本文圍繞高功率連續(xù)光纖激光器全局優(yōu)化進(jìn)行了研究，獲得創(chuàng)新性成果:
　　1.提出了數(shù)列切換算法、優(yōu)秀初始估計函數(shù)簡單打靶法以及新穎簡單控制策略打靶法，實現(xiàn)端面泵浦摻鐿高功率光

2、纖激光器的特性分析，有效解決了常規(guī)算法初始估計值設(shè)置不合理所導(dǎo)致的收斂性問題。
　　基于bvp6c的數(shù)列切換法(NSTM-bvp6c)被發(fā)現(xiàn)優(yōu)于NSTM-bvp4c和NSTM-bvp5c。在優(yōu)秀的初始估計值函數(shù)中，對所有的光纖長度、摻鐿離子濃度、輸出信號反射率及泵浦功率，斜率效率關(guān)鍵估計值小于0.3。新穎簡單控制策略打靶法提供了一種具有清晰物理理解的方法，通過隨機(jī)函數(shù)取得泵浦閾值功率與精確解。
　　2.提出了優(yōu)秀初始估計函數(shù)

3、打靶法、自適應(yīng)打靶法、優(yōu)秀估計函數(shù)MATLABBVPs法，實現(xiàn)多點側(cè)面泵浦摻鐿高功率光纖激光器的特性分析，有效解決了常規(guī)算法的初始估計值設(shè)置不合理問題，且算法簡單、計算速度快、準(zhǔn)確率高。
　　對于三點或四點側(cè)面泵浦摻鐿光纖激光器，信號功率與泵浦功率的優(yōu)秀初始估計值函數(shù)中，轉(zhuǎn)換效率關(guān)鍵估計值小于0.21。自適應(yīng)打靶法聯(lián)合了簡單識別過程與打靶法過程。包括常數(shù)、線性函數(shù)與指數(shù)函數(shù)的三種估計值函數(shù)，通過MATLAB BVP解法器經(jīng)過一次迭

4、代就能獲得摻鐿光纖激光器的精確解。
　　3.首次將非支配排序遺傳算法Ⅱ(NSGA-Ⅱ)與改進(jìn)型增強(qiáng)的Pareto進(jìn)化算法(SPEA2)成功用于高功率摻Y(jié)b3+光纖激光器全局優(yōu)化。
　　4.采用NSTM-BVPs算法研究了溫度依賴摻Y(jié)b3+高功率光纖激光器的受激布里淵散射閾值。
　　5.提出了多波段光纖、大模場面積光纖、多波段光纖激光器與放大器、光纖受激布里淵散射閾值提高裝置、單頻主振蕩高功率光纖放大器等關(guān)鍵技術(shù)的15項