大功率光纖激光源中熱效應(yīng)和受激布里淵散射的抑制與半導(dǎo)體激光器線陣的光束整形_第1頁
大功率光纖激光源中熱效應(yīng)和受激布里淵散射的抑制與半導(dǎo)體激光器線陣的光束整形_第2頁
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文檔簡介

1、大功率光纖激光源中熱效應(yīng)和受激布里淵散射的抑制與半導(dǎo)體激光器線陣的光束整形大功率光纖激光源具有增益介質(zhì)長、結(jié)構(gòu)緊湊、散熱好和輸出光束質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn) , 是其他激光器無法比擬的, 這也決定了其在國防、 工業(yè)和醫(yī)療等領(lǐng)域具有重要地位和美好的應(yīng)用前景。但是隨著光纖激光源輸出功率不斷的提升, 熱效應(yīng)和受激布里淵散射現(xiàn)象會成為限制功率增長的障礙。本論文結(jié)合所承擔(dān)的國家863 重大項(xiàng)目 , 針對如何抑制光纖激光源中熱效應(yīng)和受激布里淵散射的問題進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究, 獲得主要創(chuàng)新成果如下 :1. 分別針對大功率雙包層光纖放大器和激光器中熱效應(yīng)的抑制問題, 基于遺傳算法的思想提出一套優(yōu)化算法 , 用于合理安排分

2、段泵浦方式下的抽運(yùn)功率和泵浦點(diǎn)之間的光纖長度 , 從而實(shí)現(xiàn)光纖中均勻的溫度分布和較低的最高工作溫度, 同時(shí)確保具有最大的斜率效率2. 利用多芯光纖作為大功率單頻光纖放大器的增益介質(zhì),并分別對單頻多芯和單芯光纖放大器完善了描述抽運(yùn)光、信號光和Stokes 信號的速率方程組 , 考慮了溫度差對受激布里淵散射的影響。通過對單芯和 19 芯光纖放大器的分析比較可以發(fā)現(xiàn),19 芯光纖放大器在確保受激布里淵散射增益小于增益閾值的前提下具有較低的最高工作溫度, 因此對進(jìn)一步提升輸出功率提供了更大空間。3. 針對基于塔耳博特腔選模存在的兩點(diǎn)不足 , 即同相位模式輸出功率比例偏低和光纖激光器斜率效率偏低 , 提

3、出了一種基于微結(jié)構(gòu)光纖的選模方法 , 通過優(yōu)化微結(jié)構(gòu)光纖的尺寸參數(shù)使得基模與多芯光纖的同相位模式具有最大的功率耦合系數(shù)。對 19 芯和 37 芯光纖激光器進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算 , 研究表明基于微結(jié)構(gòu)光纖選模的多芯光纖激光器相比較傳統(tǒng)的塔耳博特腔多芯光纖激光器具有明顯的優(yōu)勢。4. 高斯光束可以用作多芯光纖放大器的激勵源 , 但是如果其束腰半徑偏離最佳值會導(dǎo)致嚴(yán)重的輸出光束質(zhì)量劣化 , 針對此問題提出一種新的方法用于降低多芯光纖放大器對激勵光源參數(shù)精度的要求 , 并兼顧輸出光束質(zhì)量和斜率效率。 5.利用直角棱鏡片制作了半導(dǎo)體激光器線陣的光束整形器, 其具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊和安裝容易的特點(diǎn) , 整形后的光束可以耦合進(jìn)直徑650m,數(shù)值孔徑

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