本文關(guān)鍵詞：大模場(chǎng)雙包層光纖側(cè)面泵浦耦合關(guān)鍵技術(shù)研究　出處：《北京工業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 高功率 非對(duì)稱 泵浦耦合器 封裝 光纖激光器

【摘要】：高功率光纖激光器在光纖通信、工業(yè)加工、軍事等領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用,目前已經(jīng)進(jìn)入到了一個(gè)蓬勃發(fā)展的時(shí)期。在高功率光纖激光器中,泵浦光耦合進(jìn)大模場(chǎng)雙包層光纖的泵浦方式主要有兩種:端面泵浦和側(cè)面泵浦。對(duì)于端面泵浦方式,泵浦光容易對(duì)雙包層光纖的端面熔點(diǎn)造成損傷,另外當(dāng)高功率光纖激光器用于工業(yè)加工時(shí),加工區(qū)域存在的反射光在經(jīng)過端面熔點(diǎn)時(shí)會(huì)對(duì)泵浦源造成損傷。對(duì)于側(cè)面泵浦方式,耦合點(diǎn)不受限制、耦合點(diǎn)通過功率較小,有效解決了端面泵浦的問題,較易實(shí)現(xiàn)高功率輸出。但側(cè)面泵浦相對(duì)于端面泵浦工藝難度大,其性能還有待提高,如信號(hào)光插入損耗為0.5dB,泵浦光傳輸效率為90%,無(wú)法滿足高功率光纖激光器級(jí)聯(lián)泵浦的需求。本文根據(jù)高功率光纖激光器對(duì)泵浦耦合器技術(shù)參數(shù)的要求,研制了一種耦合效率高、信號(hào)光插入損耗低、泵浦光傳輸損耗小的大模場(chǎng)雙包層光纖側(cè)面泵浦耦合器。首先模擬了泵浦耦合器的雙波導(dǎo)非對(duì)稱耦合理論,根據(jù)該理論搭建了多功能光纖拉錐熔合系統(tǒng),制定了泵浦耦合器側(cè)面熔合工藝,測(cè)試了泵浦耦合器的技術(shù)參數(shù),設(shè)計(jì)了泵浦耦合器的封裝結(jié)構(gòu),最后研制成了一種可用于高功率光纖激光器的大模場(chǎng)雙包層光纖側(cè)面泵浦耦合器,并利用所研制的泵浦耦合器搭建了雙向泵浦結(jié)構(gòu)和MOPA結(jié)構(gòu)的基模高功率光纖激光器。本文所取得的研究成果如下:1.在雙波導(dǎo)定向耦合器不完全耦合理論的基礎(chǔ)上,針對(duì)大模場(chǎng)雙包層光纖側(cè)面泵浦耦合器非對(duì)稱的特點(diǎn),將其耦合系數(shù)和光功率方程組做了進(jìn)一步推導(dǎo),并進(jìn)行了數(shù)值仿真,研究結(jié)果表明兩光纖中的光功率按照一定周期變化,當(dāng)泵浦光纖的錐角在1°到1.5°之間時(shí),可以獲得97%以上的最佳耦合效率,且與其對(duì)應(yīng)耦合長(zhǎng)度的局部變化對(duì)耦合效率的影響較小。2.搭建了多功能光纖拉錐熔合系統(tǒng)并制定了泵浦耦合器側(cè)面熔合工藝。一般側(cè)面泵浦耦合器制作工藝是在熔接過程中將泵浦光纖扭轉(zhuǎn)使其與主光纖貼覆,這會(huì)使泵浦光纖對(duì)主光纖產(chǎn)生軸向拉力和徑向壓力,從而使主光纖在與泵浦光纖熔合過程中發(fā)生形變導(dǎo)致信號(hào)光插入損耗較大。本文中所述的泵浦耦合器側(cè)面熔合工藝,泵浦光纖對(duì)主光纖的作用力較小,所研制的泵浦耦合器信號(hào)光插入損耗小于0.04dB。3.設(shè)計(jì)了泵浦耦合器封裝結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)包括涂覆層、高折率光學(xué)膠、石英襯底,并用Tracepro對(duì)封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模擬仿真,從光學(xué)膠厚度、長(zhǎng)度、折射率三個(gè)方面分別模擬了其對(duì)泄露泵浦光剝除效果的影響。4.測(cè)試了泵浦耦合器的技術(shù)參數(shù),具體包括耦合功率、耦合效率、信號(hào)光插入損耗、附加損耗、主光纖分光比、方向性、穩(wěn)定性等。分析了影響泵浦耦合器技術(shù)參數(shù)的工藝參數(shù),包括熔合時(shí)間、火炬位置、火炬高度、氣體流量、氣體濕度、拉伸速度、拉伸長(zhǎng)度、夾具同軸度、環(huán)境濕度等。測(cè)試了泵浦耦合器的穩(wěn)定性,包括參數(shù)測(cè)試、振動(dòng)測(cè)試、環(huán)境測(cè)試等。5.利用所研制的泵浦耦合器搭建了基模高功率光纖激光器,采用雙向泵浦方式搭建了906W基模高功率光纖激光器,測(cè)試了該光纖激光器的工作穩(wěn)定性,通過實(shí)驗(yàn)證明了所研制的泵浦耦合器具有防反射功能,可有效保護(hù)泵浦源免受損傷。同時(shí)還采用MOPA結(jié)構(gòu)搭建了890W基模高功率光纖激光器。
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN248;TN622

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 彭X墀 ,謝常德;用散射套管改善泵浦光分布均勻性[J];山西大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1978年01期

2 陳炎興;李元康;黃鎮(zhèn)江;范滇元;;光束方法計(jì)算固體激光棒內(nèi)泵浦能的分布[J];激光;1980年03期

3 陳文駒,林美蓉;泵浦/探測(cè)增益光譜學(xué)[J];量子電子學(xué);1986年04期

4 余有龍,許克彬,徐海英,袁洋,趙振宇;自泵浦位相共軛反射的實(shí)驗(yàn)研究[J];光學(xué)學(xué)報(bào);1991年11期

5 邱文法;陶瓷泵浦腔的實(shí)驗(yàn)研究[J];激光雜志;1994年04期

6 阮NB;寧提綱;裴麗;胡旭東;;高功率雙包層光纖激光器的泵浦技術(shù)[J];光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù);2009年01期

7 商繼敏;陳鵬;王石語(yǔ);;泵浦光對(duì)固體激光器光束質(zhì)量的影響[J];應(yīng)用激光;2012年03期

8 張華,徐世祥,范滇元;用蒙特卡羅方法計(jì)算棒狀放大器內(nèi)的泵浦能量分布[J];光學(xué)學(xué)報(bào);1997年12期

9 彭X墀,謝常德;用散射套管改善泵浦光分布的均勻性[J];激光;1978年01期

10 楊德田;高永椿;龍長(zhǎng)應(yīng);;SRS的物理機(jī)制[J];安徽大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1983年02期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 朱曉寧;鄭磊;李巨浩;丁偉;張利劍;陳章淵;;引入二階泵浦后不同泵浦方式拉曼放大器性能比較[A];全國(guó)第十一次光纖通信暨第十二屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（OFCIO’2003）論文集[C];2003年

2 朱志武;馮瑩;魏立安;官慶;姜廣文;;多點(diǎn)泵浦雙包層光纖激光器理論以及數(shù)值分析[A];光電技術(shù)與系統(tǒng)文選——中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)光電技術(shù)專業(yè)委員會(huì)成立二十周年暨第十一屆全國(guó)光電技術(shù)與系統(tǒng)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

3 郎利影;邢岐榮;李術(shù)新;徐世祥;王鍇;柴路;王清月;;雙光子吸收及泵浦光斑對(duì)太赫茲輻射的影響[A];光電技術(shù)與系統(tǒng)文選——中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)光電技術(shù)專業(yè)委員會(huì)成立二十周年暨第十一屆全國(guó)光電技術(shù)與系統(tǒng)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

4 任潔;劉輝;王葉兵;盧本全;謝玉林;常宏;;堿土金屬中重泵浦光對(duì)單態(tài)能級(jí)冷卻影響的理論及實(shí)驗(yàn)研究[A];第十六屆全國(guó)量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)報(bào)告摘要集[C];2014年

5 周俊鶴;陳建平;;一種計(jì)算拉曼放大器后向泵浦的新算法[A];2003'全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集[C];2003年

6 張遠(yuǎn)憲;馮黎;劉春;普小云;;消逝波泵浦的回音壁模式激光增益計(jì)算[A];中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)大會(huì)摘要集[C];2011年

7 趙保真;梁曉燕;冷雨欣;王乘;姜永亮;李儒新;徐至展;;利用不同的泵浦波長(zhǎng)優(yōu)化啁啾脈沖參量放大[A];上海市激光學(xué)會(huì)2005年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年

8 褚政;劉勁松;;強(qiáng)太赫茲場(chǎng)下光生載流子量子產(chǎn)生效率與泵浦光強(qiáng)度關(guān)系研究[A];第十三屆全國(guó)紅外加熱暨紅外醫(yī)學(xué)發(fā)展研討會(huì)論文及論文摘要集[C];2011年

9 蔣建鋒;涂波;周唐建;崔玲玲;姚震宇;唐淳;;高平均功率薄片激光多通泵浦耦合系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];中國(guó)工程物理研究院科技年報(bào)（2005）[C];2005年

10 武志超;凌銘;譚雪春;金光勇;寧國(guó)斌;梁柱;;高重頻三向側(cè)面泵浦DPL耦合系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];2007年先進(jìn)激光技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研討會(huì)論文集[C];2007年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 實(shí)習(xí)生　姜靖;提速：從30分鐘到3秒鐘[N];科技日?qǐng)?bào);2007年

2 周壽桓;明確應(yīng)用 解決固體激光技術(shù)難題[N];中國(guó)電子報(bào);2007年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 朱學(xué)華;大口徑非聚焦泵浦的受激布里淵散射閾值及脈沖壓縮研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 譚祺瑞;大模場(chǎng)雙包層光纖側(cè)面泵浦耦合關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2016年

3 王子健;1064nm主振蕩功率放大泵浦PPMgLN中紅外光學(xué)參量振蕩器研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2016年

4 黃值河;分布式側(cè)面耦合包層泵浦光纖激光器研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

5 林林;二極管泵浦固體激光器中泵浦效果的分析與評(píng)價(jià)[D];西安電子科技大學(xué);2012年

6 趙鴻;二極管側(cè)面泵浦倍頻固體激光技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所;2001年

7 李忠洋;基于非線性光學(xué)方法產(chǎn)生高功率THz波輻射源的研究[D];天津大學(xué);2011年

8 盛泉;共振泵浦在摻Nd~(3+)全固態(tài)激光器及非線性光學(xué)頻率變換技術(shù)中的應(yīng)用[D];天津大學(xué);2013年

9 高松;角泵浦Nd:YAG復(fù)合板條基模激光器及其光束對(duì)稱性研究[D];清華大學(xué);2010年

10 李桂秋;LD泵浦全固態(tài)調(diào)Q激光特性理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];山東大學(xué);2006年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王艷雪;強(qiáng)激光長(zhǎng)程傳輸過程中受激轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼散射近場(chǎng)特性的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 徐賽;LD泵浦3微米Er固體激光器輸出特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

3 錢傳鵬;8微米ZGP級(jí)聯(lián)OPA實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

4 陳辰;基于腔內(nèi)泵浦全固態(tài)三波長(zhǎng)激光器的研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2015年

5 王妍;基于腔內(nèi)泵浦技術(shù)的雙波長(zhǎng)和頻482.5nm藍(lán)光連續(xù)激光器的研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2015年

6 韓鎏;1.94微米泵浦Ho:YVO_4晶體調(diào)Q激光特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

7 李昊洋;腔內(nèi)泵浦雙波長(zhǎng)激光器的諧振腔設(shè)計(jì)[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2014年

8 王寧;基于摻釹納米顆粒流體激光器的理論分析及性能研究[D];南京郵電大學(xué);2015年

9 許金山;基于環(huán)型腔的泵浦光增強(qiáng)型光參量放大研究[D];華東師范大學(xué);2009年

10 白曉磊;脈沖泵浦摻鐿雙包層光纖激光器的理論和實(shí)驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2010年

，

本文編號(hào)：1309588