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光纤激光器以其光束质量好、功耗小、免维护、寿命长等优势,目前越来越广泛的应用于激光光纤通讯、激光标刻、材料加工以及国防安全等方面。实现高功率光纤激光器的国产化,仍有若干制约的关键技术急待解决。通常认为的关键技术包括:掺杂双包层光纤技术、高功率半导体泵浦源技术、光纤耦合技术和光纤光栅技术等。但是,实现光纤激光的光束质量优化及稳定输出,包层光剥离技术与传能光纤技术同样至关重要。 本文对高功率光纤激光器的包层光剥离和激光输出两项关键技术展开深入的研究。 理论上,针对包层光剥离技术,分析了激光在分界面上的能流关系以及被物质吸收的一般规律,再引入到金属对激光吸收效应的理论研究。针对激光输出技术,研究了双包层光纤中的光传播模式,并对基模高斯光束空间传输展开分析,用BeamPROP软件建立了激光由纤芯传输到光纤端帽的模型。 在实验上,基于金属材料对光吸收的原理,在10/130μm双包层光纤上制作了金属铟的包层光剥离器。45.35W的泵浦包层光经金属铟剥离器,包层光衰减度23.37dB。对信号光的插入损耗小于0.1dB。将剥离器置于激光器中,获得32.44W稳定激光输出,输出光的光束质量因子M2为1.11。初步验证了吸收效应剥离器的可行性。 从光纤涂敷层锥形剥除和高折射率导光胶渐变涂敷两个方面入手,进行剥离器了优化设计,制作了高功率高稳定性剥离器,150.4W的包层光功率下,衰减度为19.6dB,工作最高温度为71.1℃。另一方面,搭建了780W振荡结构的高功率光纤激光器,获得光光转化效率为71%,光束质量为1.3,剥离器剥除的功率为126W。 设计并制作了光纤端帽,在780W输出功率下进行测试,其损耗几乎为零,并提出了一种新型的光纤端帽封装设计。此外,针对小芯径光纤的激光输出,提出了一种基于石英管的激光输出装置,详细说明了其制作流程,并在小功率的激光器中测试了其工作性能,插入损耗为0.13dB。