【摘要】：近些年來,高功率光纖激光器的發(fā)展速度越來越快,特別是在工業(yè)制造、國防軍事等領(lǐng)域,應(yīng)用也愈加廣泛。為了能進(jìn)一步提升高功率光纖激光器的功率,就需要在技術(shù)上進(jìn)行改進(jìn),合束器應(yīng)運(yùn)而生,其通過將多根光纖上的功率進(jìn)行合成的方式,突破單根光纖功率的限制,能實(shí)現(xiàn)更高功率的輸出。光纖合束器作為高功率光纖激光器的關(guān)鍵器件,直接影響著激光器的性能。本論文第一部分介紹了光纖合束器的研究發(fā)展歷程,光纖合束器用途廣泛,影響著國內(nèi)高功率光纖激光器的發(fā)展,近幾年國內(nèi)外在光纖合束器的研制上進(jìn)展迅速,合束功率不斷提升。第二部分分析了光纖合束器制作的關(guān)鍵技術(shù),主要包括光纖的組束、熔融拉錐、切割、熔接以及封裝。對(duì)當(dāng)前每一種技術(shù)所使用的不同方法進(jìn)行的對(duì)比分析,最終根據(jù)優(yōu)缺點(diǎn)并結(jié)合本課題設(shè)計(jì)要求,選擇火焰加熱方法進(jìn)行熔融拉錐和熔接,并采用超聲波切割刀對(duì)拉錐光纖進(jìn)行在線切割。第三部分在硬件方面,設(shè)計(jì)并搭建了拉錐熔接平臺(tái),主要包括拉錐運(yùn)動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)和火頭運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的搭建,最終可實(shí)現(xiàn)對(duì)37根光纖的熔融拉錐,切割以及熔接合束;在軟件方面,設(shè)計(jì)了一套控制系統(tǒng),并通過編寫上位機(jī)軟件,實(shí)現(xiàn)了對(duì)拉錐、熔接等操作的程序控制。最后在工藝實(shí)驗(yàn)研究中,說明了改進(jìn)的光纖組束方法,設(shè)計(jì)了一種新的去涂覆層結(jié)構(gòu);然后在進(jìn)行拉錐的實(shí)驗(yàn)過程中,根據(jù)光纖拉錐直徑和各項(xiàng)影響因素的數(shù)據(jù),獲得了拉錐所需的工藝參數(shù),最終可以制備較好的拉錐光纖和合束光纖。
【圖文】：

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文因?yàn)楦吖β实墓饫w激光器的輸出光功率能夠達(dá)到 MW/cm2量級(jí)，這種量級(jí)的激光足以擊毀任何事物。光纖激光不僅能夠作為攻擊武器而且還能夠作為防御型的武器，例如美國在 2002 年用于掃雷的 2KW 的光纖激光器[20]。美國也成功地使用光纖激光器在距離約為 2 英里遠(yuǎn)處擊中時(shí)速 300 英里的無人機(jī)[21]。足以看出，在未來戰(zhàn)場(chǎng)上，光纖激光器有著強(qiáng)大的作戰(zhàn)力。雖然就目前來講光纖激光器應(yīng)用在眾多的領(lǐng)域，其性能也很優(yōu)良，但是其還是存在相應(yīng)的局限性，例如非線性效應(yīng)、熱透鏡等問題，故而它的輸出功率很難再上升一個(gè)臺(tái)階。在 2008 年，美國的研究學(xué)者 Dawson 通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行詳細(xì)的分析[22]，從圖 1-1 所示分析結(jié)果來看，理論上單頻光纖激光輸出功率最高的時(shí)候?qū)⒔?1.86 kW。

但是我們不能夠滿足于現(xiàn)狀，畢竟十千瓦級(jí)別與百千瓦級(jí)別還，要想獲得更高功率的輸出，就需要采用新的方案，通過多根光破單根光纖的輸出功率的局限性，進(jìn)而可以從根本上再進(jìn)行性能束器就成了尤為重要的東西，所以對(duì)光纖合束器的制作進(jìn)行研發(fā)需要的關(guān)鍵技術(shù)有相當(dāng)大的意義。研究現(xiàn)狀束器的分類-2 所示，光纖合束器按照功能來劃分的話可以分為功率合束器大種類。而所謂的功率合束器也被叫做單模-多模光纖合束器，出功率[10]。對(duì)于泵浦合束器，它主要用來提高泵浦功率[27]。光纖功能來劃分，當(dāng)然也可以從其結(jié)構(gòu)來進(jìn)行分類，，從結(jié)構(gòu)上來看，即 N×l 合束器和(N+1)×1 合束器[28, 29]。N×1 合束器功率合束器
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN248

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2627007