光纖激光器因成本低、結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量高、易實現(xiàn)單模、散熱性好等優(yōu)勢而應用廣泛。摻鐿高功率光纖激光器因摻鐿光纖能級結(jié)構(gòu)簡單、量子虧損小、吸收與輻射截面大等優(yōu)點應用于激光標刻、激光焊接、激光切割、微機械加工、激光醫(yī)療、激光核聚變、高速切削、3D打印等領域。本文圍繞高功率連續(xù)光纖激光器全局優(yōu)化進行了研究,獲得創(chuàng)新性成果：1.提出了數(shù)列切換算法、優(yōu)秀初始估計函數(shù)簡單打靶法以及新穎簡單控制策略打靶法,實現(xiàn)端面泵浦摻鐿高功率光纖激光器的特性分析,有效解決了常規(guī)算法初始估計值設置不合理所導致的收斂性問題。基于bvp6c的數(shù)列切換法（NSTM-bvp6c）被發(fā)現(xiàn)優(yōu)于NSTM-bvp4c和NSTM-bvp5c。在優(yōu)秀的初始估計值函數(shù)中,對所有的光纖長度、摻鐿離子濃度、輸出信號反射率及泵浦功率,斜率效率關鍵估計值小于0.3。新穎簡單控制策略打靶法提供了一種具有清晰物理理解的方法,通過隨機函數(shù)取得泵浦閾值功率與精確解。2.提出了優(yōu)秀初始估計函數(shù)打靶法、自適應打靶法、優(yōu)秀估計函數(shù)MATLAB BVPs法,實現(xiàn)多點側(cè)面泵浦摻鐿高功率光纖激光器的特性分析,有效解決了常規(guī)算法的初始估計值設置不合理問題,且算法簡單、計... 

【文章來源】：北京交通大學北京市211工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：203 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 光纖激光器的應用
    1.2 光纖激光器的起源與發(fā)展
    1.3 高功率光纖激光器的國外研究現(xiàn)狀
    1.4 高功率光纖激光器的國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.5 光纖激光器的功率限制因素
    1.6 提高光纖激光器功率的途徑
        1.6.1 光纖技術(shù)
        1.6.2 泵浦耦合技術(shù)
        1.6.3 相干合束技術(shù)
        1.6.4 受激布里淵散射閾值提高技術(shù)
    1.7 本文的主要貢獻與研究內(nèi)容
2 摻鐿高功率光纖激光器的理論與特性分析
    2.1 光纖布拉格光柵
        2.1.1 布拉格光柵基本特性
        2.1.2 布拉格光柵應力與溫度特性
    2.2 摻鐿高功率光纖激光器理論模型
    2.3 摻鐿雙包層光纖的模場特性
3 端面泵浦摻鐿高功率光纖激光器的新型算法
    3.1 MATLAB BVP解法器的數(shù)列切換法及應用
        3.1.1 MATLAB BVP解法器的數(shù)列切換法(NSTM-BVPs)
        3.1.2 MATLAB BVP解法器的數(shù)列切換法應用
    3.2 優(yōu)秀初始估計函數(shù)簡單打靶法及應用
        3.2.1 優(yōu)秀初始估計函數(shù)簡單打靶法
        3.2.2 優(yōu)秀初始估計函數(shù)簡單打靶法的應用
    3.3 新穎簡單控制策略打靶法及應用
        3.3.1 新穎簡單控制策略打靶法
        3.3.2 新穎簡單控制策略打靶法的應用
    3.4 端面反射系數(shù)快速優(yōu)化算法及應用
        3.4.1 端面反射系數(shù)快速優(yōu)化算法
        3.4.2 數(shù)據(jù)分析與討論
    3.5 本章小結(jié)
4 多點側(cè)面泵浦摻鐿高功率光纖激光器的新型算法
    4.1 多點側(cè)面泵浦摻鐿高功率光纖激光器模型
    4.2 優(yōu)秀初始估計函數(shù)打靶法及應用
        4.2.1 優(yōu)秀初始估計函數(shù)打靶法
        4.2.2 優(yōu)秀初始估計函數(shù)打靶法應用
    4.3 自適應打靶法及應用
        4.3.1 4點側(cè)面泵浦摻Y(jié)b3+高功率光纖激光器
        4.3.2 自適應打靶法
        4.3.3 自適應打靶法的8種情形具體推導
        4.3.4 自適應打靶法的應用
    4.4 優(yōu)秀估計函數(shù)的MATLAB BVP解法器
        4.4.1 優(yōu)秀估計函數(shù)的MATLAB BVP解法器
        4.4.2 優(yōu)秀估計函數(shù)的MATLAB BVP解法器應用
    4.5 NSTM-BVPs法的應用
    4.6 本章小結(jié)
5 摻鐿高功率光纖激光器的全局優(yōu)化
    5.1 多目標全局優(yōu)化算法
        5.1.1 NSGA-Ⅱ算法
        5.1.2 SPEA2算法
    5.2 摻鐿高功率光纖激光器的全局優(yōu)化
        5.2.1 端面泵浦摻鐿高功率光纖激光器的全局優(yōu)化
        5.2.2 多點側(cè)面泵浦摻鐿高功率光纖激光器的全局優(yōu)化
    5.3 全局優(yōu)化的高功率光纖激光器實驗設計應用
    5.4 本章小結(jié)
6 溫度依賴摻鐿高功率光纖激光器的受激布里淵散射
    6.1 理論模型
    6.2 數(shù)據(jù)分析與討論
    6.3 本章小結(jié)
7 鉺鐿共摻高功率光纖激光器的簡單集合優(yōu)化算法
    7.1 簡單集合優(yōu)化算法
    7.2 數(shù)據(jù)分析與討論
    7.3 本章小結(jié)
8 光纖激光器的實驗研究
    8.1 摻鐿光纖激光器的實驗與理論研究
        8.1.1 測量半導體激光器可輸出功率
        8.1.2 摻鐿光纖激光器修正模型
        8.1.3 實驗數(shù)據(jù)分析
    8.2 保偏光子晶體光纖激光器的實驗研究
        8.2.1 實驗裝置
        8.2.2 實驗數(shù)據(jù)分析
    8.3 本章小結(jié)
9 高功率光纖激光器的關鍵技術(shù)
    9.1 大模場面積光纖
        9.1.1 單模纖芯耦合多層摻稀土環(huán)形纖芯的光纖
        9.1.2 大模場面積單模菊花纖芯分布光纖
        9.1.3 圓芯多扇形區(qū)外圍多扇形纖芯光纖
        9.1.4 強耦合多模摻稀土環(huán)芯超亮度單模光纖激光器
        9.1.5 單模有源纖芯外腔耦合多模有源纖芯超亮度單模激光器
    9.2 多波段光纖激光器與放大器
        9.2.1 單芯多摻稀土離子區(qū)雙包層光纖
        9.2.2 高功率多波段單芯光纖激光器
        9.2.3 高功率多波段多層摻稀土離子環(huán)芯光纖激光器
        9.2.4 高功率多波段單芯光纖放大器
        9.2.5 多波段多層摻稀土離子環(huán)芯光纖放大器
    9.3 光纖受激布里淵散射閾值提高裝置
        9.3.1 摻稀土光纖受激布里淵散射閾值提高的懸臂梁裝置
        9.3.2 多扇環(huán)柱體壓電陶瓷的光纖受激布里淵散射閾值提高裝置
        9.3.3 用于光纖光柵或光纖受激布里淵散射的多維調(diào)節(jié)裝置
    9.4 單頻主振蕩高功率光纖放大器
        9.4.1 提高單頻高功率光纖放大器受激布里淵散射閾值的裝置
        9.4.2 單頻光纖放大器受激布里淵散射閾值提高的雙溫室裝置
        9.4.3 用于提高光纖放大器受激布里淵散射閾值的裝置
    9.5 光纖激光器自組織鎖相基本理論及應用
        9.5.1 四光纖激光器自組織鎖相基本理論
        9.5.2 數(shù)據(jù)分析與討論
    9.6 本章小結(jié)
10 結(jié)論
參考文獻
作者簡歷及攻讀博士學位期間取得的研究成果
學位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3636657