高功率激光技术论文
高功率光纤激光器与其他任何一种激光器相比，它的低成本、使用灵活等特点使其在工业界、医学界等领域的竞争力远远超过其他激光器。下面是小编整理的高功率激光技术论文，希望你能从中得到感悟!
高功率激光技术论文篇一
高功率光纤激光器关键技术
摘要：高功率光纤激光器与其他任何一种激光器相比，它的低成本、使用灵活等特点使其在工业界、医学界等领域的竞争力远远超过其他激光器。特别是1.55μm波长的光纤激光器应用于军事发展更为迅猛.特种光纤技术、包层抽运耦合技术、光纤光栅技术、半导体抽运激光器技术和光纤激光器整机技术也成为了拓宽光纤激光器的研究领域和推动激光技术的发展的革新技术和关键技术。
关键词：高功率光纤激光器 关键技术
在光纤激光器的所有研究领域中，高功率光纤激光器其是最具有代表性的，最热门的以及最具有应用前景的领域。目前，以包层抽运为核心技术的高功率光纤激光器已经走向实用化、产业化。光纤激光器以其高功率、高效率、宽波段、结构紧凑、运转可靠、性价比高、全固化等优点，在光通讯、光传感、激光医疗、工业加工、航空航天、科学材料、光谱学以及军事方面得到了广泛的应用。特种光纤技术、及是高功率光纤激光器赖以生存的关键技术。
1、高功率光纤激光器关键技术
1.1特种光纤技术
随着输出功率的不断提高，全光纤高光纤激光器需要使用双包层有源光纤、双包层光敏光纤、能量传输光纤等多种特种光纤，对特种光纤的技术要求也越来越高，因此，特种光纤的发展将在光纤激光器的发展中扮演重要角色。以光子晶体光纤为代表的新一代特种光纤会在光纤激光器的发展中逐步得到应用。特种光纤的发展，将使有源光纤的增益更高、承受的功率密度更大、对抽运光的吸收更有效;将使光栅的制作更容易、光栅的稳定性更好、使光栅在光纤激光器中的用途更广泛;将使能量传 输光纤能够传输更高的功率，能够将高功率激光传送更远的距离，能够传输的波长范围不断拓展;将使抽运耦合更加容易实现，能承受的抽运功率更高，损耗更小等等。
1.2包层抽运耦合技术
全光纤高光纤激光器的包层抽运耦合技术对决定光纤激光器性能和水平具有不可估量的作用。用于大功率全光纤激光器的光纤抽运耦合器件和光纤功率合成器件，均在很高的功率条件下使用，其耦合效率必须很高，损耗必须很小，承受的功率必须很大，并且，输入光的路数还需要尽可能的多。在如此众多的极限条件要求下，制作优质的抽运耦合器件和功率合成器件具有很高的难度，不过，实现的方式方法也多种多样，这是一项富有挑战性的技术。从大功率全光纤激光器的发展趋势来看，还要求抽运耦合器件在将抽运光耦合到内包层的同时，尽量不影响和损害双包层光纤的纤芯，因为只有这样才能在不影响信号激光的产生和传输的情况下实现级联抽运，实现超大功率的输出。因此，发展对纤芯影响最小的抽运耦合技术是抽运耦合器件的发展方向。对于光纤功率合成器件，所追求的目标就是不断提高合成的光功率。
1.3光纤光栅技术
光纤光栅在全光纤激光器中，目前的作用是反射纤芯中的信号激光器形成谐振腔，不过，随着光纤激光器技术的进一步发展，光纤光栅在光纤激光器中会有新的用途，从而对光纤光栅的制作技术提出新的挑战，其中值得关注的方向之一，是在大芯径多模光纤上制作高质量的光纤光栅。
1.4半导体抽运激光器技术
半导体抽运激光器是光纤激光器的关键器件，对光纤激光器的可靠性、寿命和制作成本等影响至关重要，发展单条宽发光区长寿命半导体抽运激光器已经成为光纤激光器用半导体抽运激光器的一种趋势，不断提高单个激光器的输出功率、不断降低成本和进一步提高可靠性是重点。
1.4.1单发射LD的光纤的耦合
一种是将列阵激光器的每个发射单元分别与单芯光纤耦合，其输出端为一束光纤的紧密排列面(通常为六边形结构)，再把光纤束中的光耦合到一根光纤中，如Lumics公司宣布推出LU0940C1000高功率泵浦二极管激光器系统，输出功率为 1kW。该系统内部采用了多个单发射器激光二极管模块例如光纤束或者泵浦合束器。
1.4.2激光列阵的耦合
大功率二极管的光束质量很差，在两个方向上的发散性差异很大，对于一个几十瓦的条形bar，一组典型的参数为：bar由19个单管半导体激光器组成，每个单管的长度为150微米，相邻单管之间的距离为500微米。激光在快轴方向上的发散角为40°，慢轴方向上的发散角为6°。光束质量很差，不仅无法直接应用，而且无法用简单的透镜耦合法直接耦合到一根小于2.4mm、NA=0.22的光纤中。
要想将大功率半导体激光器的光耦合进光纤中，必须经过光束整形，列阵激光器的单芯光纤耦合输出涉及较为复杂的输出光束变换，其目的是将激光器的输出光束质量的严重不对称性经过适当的光学变换系统予以有效的对称化，以满足单芯圆形光纤的耦合。其耦合结构示意图如图1所示。
1.5光纤激光器整机技术
全光纤激光器的整机设计和制作所涉及的知识、 内容、技术、工艺和经验较多，是全光纤激光器设计和制作最核心、最关键的技术，尤其在新型大功率全光纤激光器的发展历史还相当短暂的今天，还有大量开创性的工作需要进行。进行全光纤激光器的整机设计和制作，不但需要面向应用进行合理设计，而且肩负着整机结构和方案的改进创新重任、肩负着各重要部件和关键技术的改进和创新重任。目前在世界范围内，进行光纤激光器整机设计和制作的厂家均在创新上有大量的投入。
2、展望
高功率、高质量激光武器一直是军事领域研究的重点，高功率光纤激光器以其高亮度、照射面积小、体积小等优点越来越受到重视，并有取代目前看好的化学武器和生物武器的趋势。作为武器，高功率光纤激光器的输出能量高度集中，光功率密度可达到MW/cm2，足以摧毁任何坚固的目标。目前，美国、日本等国的科学家都在致力于千瓦级激光武器的研制工作。可以预见，随着相关技术的完善，光纤激光器将向更广阔的领域发展，并有可能成为替代固体激光器和半导体激光器的新一代光源，形成一个新兴的产业。
参考文献：
[1]张月清，王立军. 半导体激光器进展[M]. 北京：科学出版社，2002.