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《河北工业大学》 2015年
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光纤耦合声光调制器的理论和实验研究

杜旭涛  
【摘要】:区别于自由空间调制器,光纤耦合声光调制器具有低插入损耗,结构紧凑,体积小,密封设计,没有可移动部件而可靠性高等优点。随着激光技术和光纤技术的发展,光纤耦合声光调制器凭借着其优异性,正广泛的应用于脉冲光纤激光器,光纤放大器,脉冲采集器等领域中。和传统的半导体激光器相比,光纤激光器具有结构简单,斜率效率好,散热性能优良,输出光束好等优点。本文所要研究的光纤耦合声光调制器是应用于1064nm的10W/20W打标用脉冲光纤激光器中,作为其中的关键调Q器件,它的性能好坏影响着整个脉冲光纤激光器的性能。因此,对光纤耦合声光调制器进行理论和实验方面的研究就有了一定的实际意义。首先介绍了常用的光纤激光器的结构以及光纤耦合声光调制器在其中所起的作用。论述了国内外目前对声光器件以及对光纤耦合声光调制器的研究现状,分析了其中的差距,制定出所要研制的光纤耦合调制器的性能指标。然后,分别从理论和实验方面进行了研究。理论方面:通过分析光纤耦合声光调制器的结构组成,以及声光相互作用的理论,定性地说明了三个主要性能指标的影响因素,并对其进行分析。由于它的独特的结构,还需对两个光纤准直器的耦合效率理论进行研究分析,进行模拟仿真。根据性能指标要求,提出对驱动器的要求,进行方案设计,各个模块的设计,制成电路板并进行测试。实验方面:根据前面对声光互作用理论的分析,给定加载驱动信号的声光晶体。通过实验研究了光纤准直器的光束直径和光束发散角对插损和开关时间的影响,选取合适的用于耦合的光纤准直器。最后,对于给定的声光晶体,加载驱动信号,选取光束直径为375um,光束发散角为2.3mrad的光纤准直器,对光纤耦合声光调制器进行测试,得到插入损耗为2.3dB,光脉冲上升时间为60ns,消光比达到49dB,达到了设计指标,应用到脉冲光纤激光器中,性能良好。
【关键词】:光纤耦合声光调制器 光纤激光器 插入损耗 消光比 脉冲上升时间
【学位授予单位】:河北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN761
【目录】:
  • 摘要4-5
  • ABSTRACT5-9
  • 第一章 绪论9-15
  • 1.1 引言9-10
  • 1.2 国内外研究现状10-12
  • 1.3 课题研究的目的意义12
  • 1.4 本论文的主要研究内容12-15
  • 第二章 光纤耦合声光调制器的理论研究15-31
  • 2.1 结构和声光互作用理论15-18
  • 2.2 两种衍射方式18-23
  • 2.2.1 拉曼奈斯衍射18-19
  • 2.2.2 Bragg衍射19-22
  • 2.2.3 区分两种衍射标准22-23
  • 2.3 各个指标影响因素分析23-26
  • 2.3.1 消光比的影响因素分析23-24
  • 2.3.2 插损的影响因素分析24-25
  • 2.3.3 光脉冲开关时间的影响因素分析25-26
  • 2.4 光纤准直器耦合效率研究26-31
  • 第三章 驱动电源的设计及实现31-41
  • 3.1 参数的确定31-32
  • 3.2 驱动电源的实现32-36
  • 3.2.1 设计方案32-33
  • 3.2.2 各单元电路33-36
  • 3.3 驱动电源的测试36-41
  • 3.3.1 PCB板及驱动36-37
  • 3.3.2 驱动源测试37-41
  • 第四章 光纤耦合声光调制器的实验研究41-47
  • 4.1 实验测试方法的确定41-42
  • 4.2 所用实验仪器42-43
  • 4.3 光纤准直器参数的确定43-45
  • 4.3.1 光束直径对插损和开关时间的影响43-44
  • 4.3.2 光束发散角对插损和开关时间的影响44-45
  • 4.4 联合测试45-47
  • 第五章 结论47-49
  • 参考文献49-53
  • 致谢53

【参考文献】
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