高平均功率光纤激光器技术

【摘要】：光纤激光器是目前固体激光器的研究热点之一，其以低阈值、高效率、全固化、结构紧凑等优点广泛应用于光通讯、光传感、航空航天、生命科学以及工业领域。 本研究着重分析了耦合系统设计和光纤参数设计等高平均功率光纤激光器的关键技术环节。设计出消球差光纤耦合透镜组，其由两个焦距分别为11mm、4.5mm，数值孔径分别为0.25、0.55的非球面透镜组成。利用设计的光学耦合系统，通过模拟计算，大小600μm、数值孔径0.22的光斑耦合进直径400μm、数值孔径0.46的双包层光纤，耦合效率超过80％。通过计算分析得到，改变泵浦光在光纤中传播对称性的光纤结构，能有效提高对泵浦光的吸收效率；模拟计算了光纤激光器输出功率与泵浦功率、光纤长度、掺杂浓度、腔镜反射率和损耗的关系，对光纤激光器实验设计提供了依据。 在理论分析的基础上，采用所设计消球差耦合系统，在光纤两端开腔的情况下完成了光纤激光器实验研究。当输入功率为9.32W时，获得了3.16W的激光功率输出，耦合效率和斜效率分别为80.7％、35.7％，实验结果与理论分析基本一致，同时也验证了理论分析模型的正确性。