近年來(lái),隨著高功率光纖激光器的不斷發(fā)展,關(guān)鍵光纖器件逐漸成為功率提升的主要瓶頸。本文著重展開(kāi)了對(duì)此前關(guān)注較少的高功率泵浦耦合器件（光纖合束器、GTWave）和高功率輸出器件（包層光濾除器、光纖端帽）的研究。結(jié)合理論與實(shí)驗(yàn)對(duì)這些器件的設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化,并提出了新的關(guān)鍵技術(shù)。在此基礎(chǔ)上,利用自制的摻鐿光纖實(shí)現(xiàn)了全光纖結(jié)構(gòu)的直接振蕩單模2kW高功率激光輸出。在泵浦耦合器件方面,首先介紹了常規(guī)合束器的發(fā)展概況以及光纖合束器中的新工藝,總結(jié)了常用的幾種組束方式。然后基于最新的CO₂激光熱源LZM-100利用套管法工藝成功制備出7×1合束器,其平均耦合效率為79.6%。在超高功率泵浦耦合方式中,GTWave要優(yōu)于光纖合束器,于是針對(duì)其拉制困難的問(wèn)題試圖從理論入手找到解決辦法。在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了GTWave多模耦合模型后,又通過(guò)模型計(jì)算了泵浦模式對(duì)激光效率的影響,同時(shí)分析對(duì)比了（N+1）與（1+1）型GTWave的激光效率與溫度特性。發(fā)現(xiàn)（N+1）型（N≥2）GTWave和高階模泵浦可有效提升非緊貼狀態(tài)下GTWave的激光效率,為GTWave的設(shè)計(jì)提出了合理的建議。在輸出器件方面,對(duì)于... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

增益介質(zhì)能級(jí)圖

圖 1-2 典型振蕩結(jié)構(gòu)光纖激光器與傳統(tǒng)激光器相比，全光纖激光器具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 高斜率效率。作為增益介質(zhì)的摻雜光纖光光轉(zhuǎn)換效率比較高，還具有較小的量子虧損。另外，由于雙包層光纖內(nèi)包層形狀的特殊設(shè)計(jì)，使得有源纖對(duì)泵浦光的吸收一般較大。再加上全光纖激光器的傳輸損耗較小等因素使得光纖激光器的斜率效率相當(dāng)高，光—光效率可超過(guò) 60%[14]。(2) 高集成度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。由于光纖輕巧，易彎曲等特點(diǎn)使得全光纖激光器占用空間小，同時(shí)省去了各類(lèi)透鏡等空間結(jié)構(gòu)，此外，全光纖激光器結(jié)構(gòu)更加緊湊，穩(wěn)定可靠，不受震動(dòng)，高溫，灰塵，沖擊，電磁干擾等影響。更換器件后也不用重新調(diào)節(jié)或校正光路。(3) 高光束質(zhì)量。光纖激光器所采用的有源纖一般為單�；蛘邷�(zhǔn)單模光纖，因此經(jīng)過(guò)單模光纖的光束整形后，輸出激光光斑都是近高斯光斑，光束質(zhì)量因子 M2甚至可小于 1.05[15]。

圖 1-3 摻雜離子增益譜激光器這些優(yōu)點(diǎn)，使其廣泛應(yīng)用于光纖通信，工業(yè)加工，醫(yī)領(lǐng)域：光纖激光器因其光纖輸出的特點(diǎn)，能更好與 WDM 耦。此外，光纖激光器由于寬增益譜的特點(diǎn)恰好能提供個(gè)通訊窗口的波段。其中 EDFA 由于其高增益，低噪聲指數(shù)用（Wavelength division multiplex, WDM）系統(tǒng)中。領(lǐng)域：目前適合高功率激光輸出的主要是摻鐿光纖激光器。的功率可達(dá)萬(wàn)瓦以上，相對(duì)于應(yīng)用在加工領(lǐng)域的傳統(tǒng)激光器器等，其具有光束質(zhì)量好，能量轉(zhuǎn)換效率高，輸出更穩(wěn)定，]。領(lǐng)域：摻 Tm3+光纖激光器的工作波段在 2μm 和 1.47μm 附近眼安全的波段范圍內(nèi)。因此摻銩光纖激光器被廣泛應(yīng)用在多、皮膚癌治療和紋身、外科手術(shù)和紅外保健等。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]摻鐿雙包層光纖主振蕩功率放大激光系統(tǒng)的研究[D]. 陳博.天津大學(xué) 2012
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