高功率激光技術(shù)論文

　　高功率光纖激光器與其他任何一種激光器相比，它的低成本、使用靈活等特點使其在工業(yè)界、醫(yī)學(xué)界等領(lǐng)域的競爭力遠遠超過其他激光器。下面是學(xué)習(xí)啦小編整理的高功率激光技術(shù)論文，希望你能從中得到感悟!

　　高功率激光技術(shù)論文篇一

　　高功率光纖激光器關(guān)鍵技術(shù)

　　摘要：高功率光纖激光器與其他任何一種激光器相比，它的低成本、使用靈活等特點使其在工業(yè)界、醫(yī)學(xué)界等領(lǐng)域的競爭力遠遠超過其他激光器。特別是1.55μm波長的光纖激光器應(yīng)用于軍事發(fā)展更為迅猛.特種光纖技術(shù)、包層抽運耦合技術(shù)、光纖光柵技術(shù)、半導(dǎo)體抽運激光器技術(shù)和光纖激光器整機技術(shù)也成為了拓寬光纖激光器的研究領(lǐng)域和推動激光技術(shù)的發(fā)展的革新技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)。

　　關(guān)鍵詞：高功率光纖激光器 關(guān)鍵技術(shù)

　　在光纖激光器的所有研究領(lǐng)域中，高功率光纖激光器其是最具有代表性的，最熱門的以及最具有應(yīng)用前景的領(lǐng)域。目前，以包層抽運為核心技術(shù)的高功率光纖激光器已經(jīng)走向?qū)嵱没?、產(chǎn)業(yè)化。光纖激光器以其高功率、高效率、寬波段、結(jié)構(gòu)緊湊、運轉(zhuǎn)可靠、性價比高、全固化等優(yōu)點，在光通訊、光傳感、激光醫(yī)療、工業(yè)加工、航空航天、科學(xué)材料、光譜學(xué)以及軍事方面得到了廣泛的應(yīng)用。特種光纖技術(shù)、及是高功率光纖激光器賴以生存的關(guān)鍵技術(shù)。

　　1、高功率光纖激光器關(guān)鍵技術(shù)

　　1.1特種光纖技術(shù)

　　隨著輸出功率的不斷提高，全光纖高光纖激光器需要使用雙包層有源光纖、雙包層光敏光纖、能量傳輸光纖等多種特種光纖，對特種光纖的技術(shù)要求也越來越高，因此，特種光纖的發(fā)展將在光纖激光器的發(fā)展中扮演重要角色。以光子晶體光纖為代表的新一代特種光纖會在光纖激光器的發(fā)展中逐步得到應(yīng)用。特種光纖的發(fā)展，將使有源光纖的增益更高、承受的功率密度更大、對抽運光的吸收更有效;將使光柵的制作更容易、光柵的穩(wěn)定性更好、使光柵在光纖激光器中的用途更廣泛;將使能量傳 輸光纖能夠傳輸更高的功率，能夠?qū)⒏吖β始す鈧魉透h的距離，能夠傳輸?shù)牟ㄩL范圍不斷拓展;將使抽運耦合更加容易實現(xiàn)，能承受的抽運功率更高，損耗更小等等。

　　1.2包層抽運耦合技術(shù)

　　全光纖高光纖激光器的包層抽運耦合技術(shù)對決定光纖激光器性能和水平具有不可估量的作用。用于大功率全光纖激光器的光纖抽運耦合器件和光纖功率合成器件，均在很高的功率條件下使用，其耦合效率必須很高，損耗必須很小，承受的功率必須很大，并且，輸入光的路數(shù)還需要盡可能的多。在如此眾多的極限條件要求下，制作優(yōu)質(zhì)的抽運耦合器件和功率合成器件具有很高的難度，不過，實現(xiàn)的方式方法也多種多樣，這是一項富有挑戰(zhàn)性的技術(shù)。從大功率全光纖激光器的發(fā)展趨勢來看，還要求抽運耦合器件在將抽運光耦合到內(nèi)包層的同時，盡量不影響和損害雙包層光纖的纖芯，因為只有這樣才能在不影響信號激光的產(chǎn)生和傳輸?shù)那闆r下實現(xiàn)級聯(lián)抽運，實現(xiàn)超大功率的輸出。因此，發(fā)展對纖芯影響最小的抽運耦合技術(shù)是抽運耦合器件的發(fā)展方向。對于光纖功率合成器件，所追求的目標就是不斷提高合成的光功率。

　　1.3光纖光柵技術(shù)

　　光纖光柵在全光纖激光器中，目前的作用是反射纖芯中的信號激光器形成諧振腔，不過，隨著光纖激光器技術(shù)的進一步發(fā)展，光纖光柵在光纖激光器中會有新的用途，從而對光纖光柵的制作技術(shù)提出新的挑戰(zhàn)，其中值得關(guān)注的方向之一，是在大芯徑多模光纖上制作高質(zhì)量的光纖光柵。

　　1.4半導(dǎo)體抽運激光器技術(shù)

　　半導(dǎo)體抽運激光器是光纖激光器的關(guān)鍵器件，對光纖激光器的可靠性、壽命和制作成本等影響至關(guān)重要，發(fā)展單條寬發(fā)光區(qū)長壽命半導(dǎo)體抽運激光器已經(jīng)成為光纖激光器用半導(dǎo)體抽運激光器的一種趨勢，不斷提高單個激光器的輸出功率、不斷降低成本和進一步提高可靠性是重點。

　　1.4.1單發(fā)射LD的光纖的耦合

　　一種是將列陣激光器的每個發(fā)射單元分別與單芯光纖耦合，其輸出端為一束光纖的緊密排列面(通常為六邊形結(jié)構(gòu))，再把光纖束中的光耦合到一根光纖中，如Lumics公司宣布推出LU0940C1000高功率泵浦二極管激光器系統(tǒng)，輸出功率為 1kW。該系統(tǒng)內(nèi)部采用了多個單發(fā)射器激光二極管模塊例如光纖束或者泵浦合束器。

　　1.4.2激光列陣的耦合

　　大功率二極管的光束質(zhì)量很差，在兩個方向上的發(fā)散性差異很大，對于一個幾十瓦的條形bar，一組典型的參數(shù)為：bar由19個單管半導(dǎo)體激光器組成，每個單管的長度為150微米，相鄰單管之間的距離為500微米。激光在快軸方向上的發(fā)散角為40°，慢軸方向上的發(fā)散角為6°。光束質(zhì)量很差，不僅無法直接應(yīng)用，而且無法用簡單的透鏡耦合法直接耦合到一根小于2.4mm、NA=0.22的光纖中。

　　要想將大功率半導(dǎo)體激光器的光耦合進光纖中，必須經(jīng)過光束整形，列陣激光器的單芯光纖耦合輸出涉及較為復(fù)雜的輸出光束變換，其目的是將激光器的輸出光束質(zhì)量的嚴重不對稱性經(jīng)過適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)變換系統(tǒng)予以有效的對稱化，以滿足單芯圓形光纖的耦合。其耦合結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

　　1.5光纖激光器整機技術(shù)

　　全光纖激光器的整機設(shè)計和制作所涉及的知識、 內(nèi)容、技術(shù)、工藝和經(jīng)驗較多，是全光纖激光器設(shè)計和制作最核心、最關(guān)鍵的技術(shù)，尤其在新型大功率全光纖激光器的發(fā)展歷史還相當(dāng)短暫的今天，還有大量開創(chuàng)性的工作需要進行。進行全光纖激光器的整機設(shè)計和制作，不但需要面向應(yīng)用進行合理設(shè)計，而且肩負著整機結(jié)構(gòu)和方案的改進創(chuàng)新重任、肩負著各重要部件和關(guān)鍵技術(shù)的改進和創(chuàng)新重任。目前在世界范圍內(nèi)，進行光纖激光器整機設(shè)計和制作的廠家均在創(chuàng)新上有大量的投入。

　　2、展望

　　高功率、高質(zhì)量激光武器一直是軍事領(lǐng)域研究的重點，高功率光纖激光器以其高亮度、照射面積小、體積小等優(yōu)點越來越受到重視，并有取代目前看好的化學(xué)武器和生物武器的趨勢。作為武器，高功率光纖激光器的輸出能量高度集中，光功率密度可達到MW/cm2，足以摧毀任何堅固的目標。目前，美國、日本等國的科學(xué)家都在致力于千瓦級激光武器的研制工作?？梢灶A(yù)見，隨著相關(guān)技術(shù)的完善，光纖激光器將向更廣闊的領(lǐng)域發(fā)展，并有可能成為替代固體激光器和半導(dǎo)體激光器的新一代光源，形成一個新興的產(chǎn)業(yè)。

　　參考文獻：

　　[1]張月清，王立軍. 半導(dǎo)體激光器進展[M]. 北京：科學(xué)出版社，2002.

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