低損耗泵浦合束器技術(shù)研究.pdf

1、泵浦合束器作為高功率光纖激光器中的核心器件，不僅要承受較高的泵浦光、信號光功率，還需要實現(xiàn)較低的泵浦光和信號光的耦合損耗，因為損耗不僅引起耦合效率的降低，在加載高功率泵浦光或信號光時，較高的損耗會加重泵浦合束器的散熱負擔，制約合束器耐受功率的提升，嚴重影響泵浦合束器甚至整個激光器的性能。本文對低損耗泵浦合束器相關(guān)技術(shù)開展研究，具體包括以下內(nèi)容:
　　1.對泵浦合束器中泵浦光、信號光的損耗來源進行了較深入的分析。在泵浦光損耗方面，給

2、出了與泵浦光損耗相關(guān)的面積失配損耗、軸向失配損耗、角度失配損耗、數(shù)值孔徑失配損耗的計算公式，分析了泵浦光模場失配損耗機制。在信號光損耗方面，具體分析了傳輸損耗與模場失配損耗，以及纖芯熱擴散技術(shù)在減小信號光模場失配損耗方面應(yīng)用的可能性。
　　2.對移動氫氧焰光纖拉錐法的過程進行了數(shù)值分析與實驗研究，得到了光纖拉錐形態(tài)與火焰寬度、火焰移動速度與拉錐速度的速度比、拉錐距離等參數(shù)的關(guān)系。提出并采用往返一次移動火焰法對錐形過渡區(qū)形態(tài)進行優(yōu)化

3、，給出了火焰寬度，往返移動距離應(yīng)滿足的條件，實驗中運用往返一次移動火焰拉錐法增大了錐形過渡區(qū)的長度，從而可減小合束器中輸入光束的傳輸損耗。
　　3.對四種不同拉錐比的端泵型(N+1)×1合束器的信號光損耗開展了研究。從絕熱條件出發(fā)，得到了錐形過渡區(qū)長度與基模的傳輸損耗的關(guān)系。用本征模展開算法計算了基模的模場失配損耗，得到了拉錐比與模場失配損耗的關(guān)系。對錐形結(jié)構(gòu)中的LP11模的傳輸場分布和損耗進行了計算和分析。對纖芯熱擴散方法對基模

4、的模場失配損耗的改善作用進行了研究，得到了四種結(jié)構(gòu)的端泵型(N+1)×1泵浦合束器優(yōu)化后的模場失配損耗值與加熱時間的關(guān)系。
　　4.對(N+1)×1側(cè)泵型泵浦合束器的進行了建模，基于幾何光學理用Matlab編程計算了泵浦耦合效率與拉錐半角、泵浦光纖錐區(qū)長度以及泵浦光纖的熔融深度的關(guān)系，為實驗研究奠定了基礎(chǔ)。
　　5.提出了一種分步式制備端泵型泵浦合束器的新方法，利用這種分步式方法自制了7×1泵浦合束器，該合束器單臂耐受功率大