双包层光纤激光器的光束耦合问题研究

摘要

双包层光纤激光器的出现是光纤激光器发展历史上的一个转折点，它使大功率输出的光纤激光器成为可能。为了进一步提高双包层光纤激光器的输出功率，可以从多方面着手，本文主要研究了泵浦源的耦合方式以及不同内包层形状的双包层光纤对吸收效率的影响。
　　本文设计了两种半导体激光器的耦合系统。第一，采用被切割的光纤作为柱透镜对LD进行整形。光纤沿不同的位置切割其整形效果是不同的，使用Matlab软件模拟不同形状的光纤柱透镜对LD的成像，结果显示光纤沿直径切割时整形效果最好；第二，同样是采用光纤作柱透镜对LD快轴进行整形，但这里的柱透镜不被切割，在柱透镜后面紧接一个球面端面的光纤。用Zemax软件优化了各结构参数，对系统进行了公差分析，再用蒙特卡洛分析方法综合考虑系统的各种误差，得到系统的耦合效率都在75％以上，且耦合效率大于80%的概率为88.8%。另外还分析了光纤弯曲对耦合效率的影响，光纤弯曲角度越小，弯曲半径越大，系统的耦合效率越高。
　　双包层光纤内包层的形状对泵浦光的吸收效率有着不可忽略的影响，本文分别采用Matlab软件和Zemax软件计算不同内包层形状对泵浦光的吸收效率，结果显示圆形的吸收效率是最低的，只有百分之十几；矩形和正八角形在光纤长度不长时都可以达到98%。而且Zemax模拟结果显示泵浦光主要在光纤端面几厘米的范围内被吸收，这也是光纤激光器的冷却装置集中在端部的原因，这些计算对实际光纤激光器的制造有一定的参考价值。

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缩略词

第一章 绪论

1.1全光纤激光器的结构及其特点

1.2泵浦源的光束耦合

1.3内包层形状对吸收效率的影响

1.4选题依据及研究工作意义

1.5本文的内容安排

第二章 泵浦源的光束耦合

2.1半导体激光器的发展历史

2.2半导体激光器的耦合方式

2.3泵浦源的整形方式

2.4光纤柱面镜耦合的计算

2.5本章小结

第三章 双包层光纤激光器吸收效率计算

3.1二维分析法计算吸收效率

3.2一种新型的内包层结构

3.3本章小结

第四章 总结

4.1主要研究成果

4.2结束语

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文

附 录