高功率摻鐿光纖激光器關鍵技術研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、高功率摻鐿光纖激光器以其在結構、效率和光束質量上的重大優(yōu)勢,在激光加工領域大有取代傳統(tǒng)激光器的趨勢,但是摻鐿光纖等關鍵技術的不足卻阻礙了高功率摻鐿光纖激光器進一步發(fā)展。本論文圍繞高功率摻鐿光纖激光器關鍵技術,以實現(xiàn)高性能摻鐿光纖為核心;以突破摻鐿光纖中的光子暗化效應和實現(xiàn)大芯徑光纖的模式控制技術為關鍵;以實現(xiàn)更高功率、更好穩(wěn)定性、更優(yōu)光束質量的高功率摻鐿光纖激光器展開工作。
  本文首先從摻鐿光纖激光器理論出發(fā),闡述了摻鐿光纖的性

2、能參數(shù)對光纖激光器的影響,為摻鐿光纖的設計提供了依據(jù);詳細介紹了利用改進的化學氣相沉積工藝和溶液摻雜工藝來制備摻鐿光纖預制棒和利用拉絲工藝來制作摻鐿光纖,并對其中涉及到的工藝原理進行了分析。在此基礎上,對具有巨大商業(yè)應用潛力的10/130、30/250、20/400三種類型的雙包層摻鐿光纖的技術指標進行了分析,設計了一套實現(xiàn)高性能摻鐿光纖的技術路線,并針對不同類型摻鐿光纖設計和制作了相應的標準化測試設備,建立測試數(shù)據(jù)庫,在此基礎上分別實

3、現(xiàn)了高性能的10/130、30/250、20/400摻鐿光纖。對影響高功率摻鐿光纖激光器穩(wěn)定性的光子暗化效應進行研究,將Tm雜質作為摻鐿光纖發(fā)生光子暗化效應的敏化劑,可以解釋與摻鐿光纖光子暗化效應相關的特定現(xiàn)象,并從實驗上證明了Tm雜質對摻鐿光纖光子暗化效應的影響;另外,實驗發(fā)現(xiàn)摻鐿光纖在793nm泵浦作用下表現(xiàn)出很強的光漂白效應,具有抑制摻鐿光纖光子暗化效應的潛力,同時根據(jù)摻鐿光纖在不同波長泵浦作用下表現(xiàn)出的光漂白效應的差異,證明了T

4、m雜質對摻鐿光纖光漂白效應的影響;在此基礎上提出了一種分析摻鐿光子暗化效應和光漂白效應的新模型。利用模式競爭理論對大芯徑多模光纖激光器進行分析,實現(xiàn)大芯徑多模光纖激光器單模運轉的兩條思路:抑制高階模增益和增加高階模損耗,分別對應于增益控制技術和彎曲選模技術。利用纖芯直徑30μm,數(shù)值孔徑0.07,摻雜面積只有70%的摻鐿光纖搭建的光纖激光器,實現(xiàn)光束質量因子M2x=1.571.M2y=1.583;利用彎曲M x2=1.571 My2=1

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