基于柔性鉸鏈的自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器研究.pdf

1、光束傾斜控制技術(shù)以穩(wěn)定光軸方向、實(shí)現(xiàn)光束精密指向?yàn)槟康模瑥V泛應(yīng)用于空間光通信、激光雷達(dá)及天文觀測(cè)等領(lǐng)域，一直是光學(xué)工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。近年來(lái)，隨著光纖激光技術(shù)的出現(xiàn)和飛速發(fā)展，人們提出了基于光纖激光器的新型光束偏轉(zhuǎn)方案，該方案將光纖激光器的輸出端作為控制對(duì)象，通過(guò)精確控制其在準(zhǔn)直透鏡焦平面上的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出光束的高精度偏轉(zhuǎn)。光纖具有質(zhì)地柔軟、體積小、重量輕等優(yōu)勢(shì)，為其偏轉(zhuǎn)控制提供了便利條件，且可實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)裝置的小型化、集成化，是當(dāng)前光束控

2、制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　目前，基于光纖激光器的傾斜控制技術(shù)仍處于起步階段，在功率擴(kuò)展、頻率響應(yīng)、偏轉(zhuǎn)范圍和偏轉(zhuǎn)精度等方面仍需深入研究。為此，本文對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，獲得了如下成果：
　　1.對(duì)光纖激光傾斜控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，回顧了國(guó)內(nèi)外研究人員將自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器用于光纖激光傾斜控制的研究成果，總結(jié)了當(dāng)前自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器在向高功率拓展時(shí)的局限性。簡(jiǎn)要介紹了柔性鉸鏈技術(shù)的基本原理和研究現(xiàn)狀。
　　2.對(duì)自適

3、應(yīng)光纖準(zhǔn)直器進(jìn)行了理論分析，詳細(xì)分析了各種參數(shù)及性能指標(biāo)對(duì)光束偏轉(zhuǎn)的影響。研究發(fā)現(xiàn)光纖端帽結(jié)構(gòu)以及壓電陶瓷響應(yīng)特性會(huì)嚴(yán)重影響自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的傾斜控制范圍和準(zhǔn)直光束質(zhì)量，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)研究提供了指導(dǎo)。
　　3.在國(guó)際上首次提出了基于柔性鉸鏈的自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器，并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。論文中共設(shè)計(jì)研制了三種自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器，包含一維和二維小角度傾斜控制的準(zhǔn)直器以及基于杠桿的二維大角度傾斜控制的準(zhǔn)直器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，小角度傾斜控制的自適應(yīng)光

4、纖準(zhǔn)直器在0~150V的驅(qū)動(dòng)電壓下可實(shí)現(xiàn)小于50μrad的光束偏轉(zhuǎn)，一階諧振頻率在700Hz左右；基于杠桿的自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的傾斜控制范圍可達(dá)0.5mrad以上，一階諧振頻率在600Hz左右，有效控制帶寬在500Hz以上，位置穩(wěn)定精度的均方根誤差小于15μrad。
　　4.基于自研的自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器開(kāi)展了光纖激光合成實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)現(xiàn)了兩路光纖激光相干合成與非相干合成，以及兩路10瓦級(jí)光纖放大器相干合成。放大器相干合成實(shí)驗(yàn)中歸一化桶中