974nm半導(dǎo)體激光器的光纖耦合研究.pdf

1、半導(dǎo)體激光器因其具有壽命長(zhǎng)、體積小、光電轉(zhuǎn)換效率高、可靠性高等突出優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、軍事和材料加工等領(lǐng)域，其與單模光纖的耦合可作為光纖激光器的種子源，為光放大器提供高質(zhì)量的種子光，這對(duì)兩者耦合效率提出了很高要求。本論文基于半導(dǎo)體激光器和單模光纖的模場(chǎng)分布特點(diǎn)，用模式耦合理論研究了兩者的耦合，找到了影響耦合效率的因素以及提高耦合效率的方法，并通過(guò)設(shè)計(jì)耦合模型，對(duì)半導(dǎo)體激光器與單模光纖耦合進(jìn)行了詳細(xì)的理論與實(shí)驗(yàn)研究。主要研究成果如下：<

2、br>　　1、半導(dǎo)體激光器與單模光纖間模場(chǎng)與相位的不匹配是影響耦合效率的最主要因素。從模式耦合理論出發(fā)，提出了將光纖端面加工成楔形微透鏡的新方法，特殊的楔面設(shè)計(jì)可以壓縮激光器的快軸發(fā)散角，實(shí)現(xiàn)兩者模場(chǎng)匹配，而楔角頂端的柱狀微透鏡可有效降低兩者相位失配，這些都會(huì)使耦合效率得到提高。
　　2、通過(guò)設(shè)計(jì)半導(dǎo)體激光器與楔形透鏡光纖耦合模型，提出了用遺傳算法優(yōu)化多變量參數(shù)的新方法。用遺傳算法對(duì)楔形光纖微透鏡參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到透鏡半徑為3.4

3、4μm，楔角為88°，耦合距離為6.13μm時(shí)耦合效率達(dá)到最佳值。
　　3、根據(jù)遺傳算法得到的優(yōu)化數(shù)據(jù)，建立了耦合模型，并用ZEMAX光學(xué)仿真軟件對(duì)耦合模型進(jìn)行光線追跡，通過(guò)觀察光纖尾端光斑圖像，得到了88.9％的耦合效率。
　　4、從優(yōu)化激光焊接順序和激光焊接參數(shù)出發(fā)，用ANSYS workbench有限元方法仿真得到了焊件溫度分布情況和光纖焊后偏移。結(jié)果表明，采用先焊前兩點(diǎn)再焊后兩點(diǎn)的焊接順序，光纖焊后偏移最??；采用三角