弱拉錐型大功率泵浦-信號(hào)合束器研究.pdf

1、采用光纖熔融拉錐工藝的泵浦/信號(hào)合束器（TFB合束器）作為全光纖結(jié)構(gòu)激光器的關(guān)鍵器件之一，被廣泛應(yīng)用于高功率全光纖激光器中。為進(jìn)一步提高主振蕩功率放大結(jié)構(gòu)(MOPA結(jié)構(gòu))光纖激光器的輸出功率，本文提出一種新型的泵浦/信號(hào)合束器——弱拉錐合束器，進(jìn)一步降低了信號(hào)光的插損，減少了合束器內(nèi)部的溫升，可以用于對(duì)千瓦級(jí)信號(hào)光的再次放大。本文主要工作如下：
　　（一）基于標(biāo)量模式理論，建立了計(jì)算合束器信號(hào)光插損的通用模型，辨析了模場(chǎng)直徑法和模

2、式交疊積分法在計(jì)算熔點(diǎn)插損上的差異，給出了各自的應(yīng)用范圍，最后指出計(jì)算合束器信號(hào)光插損應(yīng)采用模式交疊積分法。
　?。ǘ┭芯苛藗鹘y(tǒng)合束器的插損和溫升。首先，通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算了國(guó)產(chǎn)某型號(hào)20/400合束器的插損，提出了包層光纖芯回流模型，然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試了合束器的實(shí)際信號(hào)光插損和光束質(zhì)量變化。其次，對(duì)該型號(hào)合束器進(jìn)行了溫升分析，得出包層光是導(dǎo)致合束器內(nèi)部溫升的重要因素，并據(jù)此提出了合束器溫升抑制方法。最后，測(cè)試了注入信號(hào)光在合束器內(nèi)

3、部的溫升率。結(jié)果表明，該型號(hào)20/400合束器因?yàn)樾盘?hào)光插損過(guò)大，且信號(hào)光導(dǎo)致的合束器內(nèi)部溫升率過(guò)高，不適用于少模千瓦級(jí)信號(hào)光的再次放大。
　　（三）對(duì)弱拉錐合束器的設(shè)計(jì)和溫升特性展開(kāi)研究。首先提出弱拉錐合束器的理念，設(shè)計(jì)了弱拉錐合束器；其次結(jié)合數(shù)值分析，對(duì)拉錐區(qū)長(zhǎng)度與輸出光纖的數(shù)值孔徑進(jìn)行優(yōu)化；最后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，測(cè)試了注入信號(hào)光在弱拉錐合束器內(nèi)部的溫升率。測(cè)試結(jié)果表明，弱拉錐合束器的內(nèi)部溫升率和插入損耗相比傳統(tǒng)合束器有大幅度降低，可