大功率光纖激光器的關鍵單元技術研究.pdf

1、大功率雙包層摻雜光纖激光器在光纖通信、傳感、工業(yè)加工,尤其是國防和軍事等領域獲得了日益廣泛的重視與應用，對其進一步的研究和完善成為當前國際激光技術領域研究的熱點。本論文針對大功率雙包層摻雜光纖激光器制作中的幾個關鍵單元技術：大功率半導體激光器泵浦源的光束整形，側向泵浦耦合的方法以及光纖激光器系統(tǒng)的全局優(yōu)化設計進行了深入的理論與實驗研究，獲得的主要創(chuàng)新成果如下： 1.建立了激光二極管線陣的非序列光學模型，并在此基礎上設計和制作了一

2、種結合了激光二極管線陣的快軸準直和慢軸準直功能的快慢軸同時準直器，該準直器通過在D型光纖的側面上刻蝕一排弧形陣列制作而成，有效解決了分離準直的光學元件間調(diào)整校對困難的問題。 2.提出了一種利用直徑漸變型石英錐形體直接對激光二極管線陣(僅快軸準直過)進行聚焦整形的方案。這種錐形體是由光纖拉絲塔將純度很高的石英預制棒直接拉絲而制成，可將激光二極管線陣的輸出光束由10mm×1.1mm壓縮至200um×200um，最高輸出效率可達68％

3、。 3.提出并實際制作了兩種具有不同輸出截面形狀(菱形和六邊形)的SiO2錐形棒。這種直徑漸變的SiO2錐形棒的表面是規(guī)則性傾斜并彎曲變化的，所以能夠對光束進行變形聚焦整形，使激光二極管線陣的快慢軸光束相互耦合，在壓縮光斑尺寸的同時實現(xiàn)快慢軸亮度的再分配和光強的均勻分布。 4.深入研究了用于側向泵浦耦合的亞波長光柵耦合器。在引入雙凹槽二元金屬光柵耦合器和雙凹槽，雙槽深二元介質(zhì)光柵耦合器用于側向泵浦耦合的同時，提出了多層金

4、屬光柵耦合器，介質(zhì)-金屬-介質(zhì)混合光柵耦合器以及非對稱雙光柵耦合器，有效的解決了在利用亞波長衍射光柵進行側向泵浦耦合時存在的偏振依賴，耐熱性差，制作精度要求高，容差小，制作困難等問題。 5.提出利用遺傳算法對大功率雙包層摻雜光纖激光器系統(tǒng)進行全局優(yōu)化設計。利用自行編制的微型遺傳算法對摻Yb3+雙包層光纖激光器的各個參量進行優(yōu)化和研究，并引入小生境遺傳算法對Nd3+-Yb3+共摻的多離子摻雜雙包層光纖激光器系統(tǒng)進行全局優(yōu)化與參數(shù)設