【摘 要】
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光纤激光器如今在通信、加工和军事等方面广泛应用。作为光纤激光器的重要器件,泵浦耦合器的性能参数直接影响激光器的最终输出功率和光束质量等指标。开发性能优良的泵浦耦
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光纤激光器如今在通信、加工和军事等方面广泛应用。作为光纤激光器的重要器件,泵浦耦合器的性能参数直接影响激光器的最终输出功率和光束质量等指标。开发性能优良的泵浦耦合器,对光纤激光器的进一步发展具有重要意义。泵浦耦合器主要包括端面泵浦和侧面泵浦两种泵浦方式。光纤端面泵浦技术可以很容易的实现千瓦级的激光输出功率,但是这种泵浦方式具有增益不均匀分布、光纤长度有限以及泵浦端面热效应严重等问题。与端面泵浦方式不同的是,侧面泵浦耦合技术是从双包层光纤的侧面将泵浦光耦合到内包层,它不占用光纤的两端,使泵浦光在光纤中的分布更趋均匀,恰好解决了端面泵浦出现的问题。因此,本文将对侧面泵浦耦合技术进行研究,将从理论模拟、耦合器制备、耦合器性能参数优化以及耦合技术应用四个方面逐步展开论述。本论文的主要研究内容和成果包括以下几个方面:1.自主研发了基于石墨火头加热法制备锥形光纤束侧面泵浦耦合器的技术,并介绍了耦合器主要性能参数的测试方法;2.基于双包层无源光纤制备了(2+1)×1型侧面泵浦耦合器,通过模拟分析与具体实验优化耦合器参数,最终得到耦合效率为95%,正向和反向信号光插入损耗分别为0.03d B和0.05d B的侧面泵浦耦合器;3.基于增益光纤制备了(2+1)×1型侧面泵浦耦合器,进行了理论和实验分析,最终得到耦合效率高于90%和信号光泄露比低于2%的侧面泵浦耦合器;4.提出了基于三包层无源光纤上制备侧面泵浦耦合器的方案,最终实验上测得耦合器的泵浦耦合效率和信号光插入损耗分别为89%和0.02d B;5.采用自主研制的耦合器搭建了谐振腔结构全光纤激光器。从理论和实验上分析了前向、后向和双向三种泵浦方式对激光器效率的影响;从实验中分析了腔内和腔外泵浦方式对激光器的效率及光束质量的影响。
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