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DMH波导的制作及其特性研究

张红瑞  
【摘要】: 介质加强的金属中空波导(dielectric-coated metallic hollow waveguide,以下简称DMH波导)是目前传输大功率CO_2 激光的一种具有很大发展潜力的途径,然而由于DMH波导的制作 工艺和耦合条件等因素所造成的在传输过程中的损耗,在很大程 度上影响了DMH波导潜力的发挥。 本文针对上述影响波导损耗的各种因素作了研究,主要得出了 下面结果。 1、根据DMH波导中的模式理论及相关的损耗系数,得出DMH 波导的损耗与波导芯半径a的三次方成反比,波导的弯曲损耗与 曲率半径R成反比,并且当介质层材料的折射率在(?)附近时,波 导的损耗最小,另外,波导损耗还与介质层的厚度及内表面的粗 糙度有一定的关系; 2、针对波导的传输阈值,本文得出DMH波导的表面温度随波 导长度呈振荡变化,在波导两端温度最高,并计算出用水冷却时 能有效地提高波导的传输能力,并依此而设计出了波导的冷却装 置; 3、本文采用液相沉积的方法制作出了AgI/Ag结构的DMH波 导,并在实验中逐步改进了制作工艺。在此基础上提出了一种新 颖而且实用的测量厚度方法(测量误差〈2%〉; 4、DMH波导入射光的耦合条件在很大程度上决定了波导的损 耗,本文得出波导的耦合条件可以用ω/a(ω为入射光束腰半径, a为波导内芯半径)来描述,得出波导损耗最小时的耦合条件并 非HE_(11)模的最佳耦合条件ω/a≈0.64,而是由入射光和波导的结构 综合决定。在本实验中使用了余弦光束CO_2激光器作光源来测量 波导的传输特性。


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