全光纖結構光纖激光主被動相干合成技術研究.pdf

1、光纖激光器具有轉換效率高、光束質量好、結構緊湊、使用方便等優(yōu)勢，在工業(yè)加工、醫(yī)療器械、國防等領域有著廣泛的應用。然而，受限制于光纖中的非線性效應和熱效應等，單路激光功率提升受到限制。通過陣列激光相干合成，可以有效提升輸出功率并保持較好的光束質量，是光纖激光領域的研究熱點。目前相干合成有多種光束合成方式，多采用空間結構，空間結構需要復雜的光路調節(jié)且長時間工作穩(wěn)定性欠缺，如何實現(xiàn)全光纖結構合成，增強穩(wěn)定性與實用性，是目前相干合成領域的重要研

2、究內容。本文將對全光纖結構光纖激光主被動相干合成技術進行研究，主要內容如下：
　　首先，本文介紹了光纖激光及相干合成的研究現(xiàn)狀，闡明了全光纖結構相干合成的意義。對全光纖激光相干合成原理進行了分析，根據(jù)鎖相方式的不同，分別對環(huán)形腔結構被動鎖相技術和單抖動法主動鎖相技術的相位鎖定原理進行了介紹。對現(xiàn)有相干合成的評價方式進行了分析，選擇均方根相位殘差與桶中功率分別評價鎖相效果與合成輸出激光的光束質量。
　　提出了環(huán)形腔結構全光纖激

3、光相干合成方案并展開研究。低功率下，基于光纖耦合器合束，分別實現(xiàn)了四路和八路光纖激光的全光纖相干合成，四路合成效率接近理論極限，八路合成效率達到96.7％，并對輸出激光的光譜特性、鎖相帶寬、偏振保持特性、遠場光斑特性、及可調諧波長特性等進行了細致的研究。基于環(huán)形腔結構全光纖相干合成方案分別實現(xiàn)了四路微秒脈沖激光與四路納秒脈沖激光相干合成，驗證了此方案實現(xiàn)脈沖激光相干合成的能力。較高功率水平下，基于光纖功率合束器合束，實現(xiàn)了四路瓦量級光纖

4、的全光纖相干合成，驗證了該方案向高功率拓展的可能。
　　對基于光纖功率合束器的全光纖主動鎖相相干合成技術進行研究。在低功率下，實現(xiàn)了四路百毫瓦級光纖激光主動鎖相，并研究了鎖相系統(tǒng)中小孔大小對鎖相效果的影響和光纖合束器對合成輸出光束質量的影響。在此基礎上將單路激光功率提升，實現(xiàn)了四路十瓦級光纖激光的主動鎖相全光纖相干合成，實現(xiàn)了穩(wěn)定的相位鎖定。
　　最后，對環(huán)形腔結構被動鎖相全光纖相干合成與基于光纖合束器的主動鎖相全光纖相干合