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五路耦合式光纤激光器阵列的相干合成

张斌  
【摘要】: 高功率光纤激光器在效率、体积、冷却和光束质量等方面,均比同等功率水平的气体激光器和全固态激光器有明显的优势,在许多领域中都有潜在的应用前景。要实现高功率光纤激光器系统,其中一个有效的方法就是采用光纤激光器阵列。 本文利用2×2光纤耦合器搭建了两路光纤激光器相干合成装置,大部分功率总是从低损耗端口输出,合成效率达到95%;实验发现激光器的功率差和输出激光的峰值波长差对相干合成有着重要影响,当两激光器的功率相等时,从损耗端口输出的光功率达到最低;通过改变温度来改变其中一个光纤布拉格光栅的中心波长,从而改变两激光器输出波长差,波长差较大,两激光器互不影响,合成输出光谱为双峰结构,随着波长差减小,损耗端输出功率减小,合成输出端功率增加,最终实现高效率相干合成输出。 本文还利用3个50:50的耦合器和一个20:80的耦合器级联而成一个1×5树形耦合器,实现了五路光纤激光器相干合成,合成效率为83.3%,合成输出功率相对波动最大值为3.8%;对影响相干合成效率的因素进行了初步分析;测量了打开不同数量激光器的合成输出光谱。 耦合式光纤激光器阵列结构新颖、简单,不需主动控制,合成效率高,是一种较容易实现相干合成输出的结构。


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