高功率光纤抽运耦合技术的数值分析

发布时间：2017-10-16 04:02

  本文关键词：高功率光纤抽运耦合技术的数值分析

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【摘要】：大功率光纤激光器被誉为第三代最先进的工业加工激光器,具有光-光转换效率高、光束质量好、结构紧凑、散热装置简单等优点。同时也是世界各国着力发展的高端激光器,在工业加工等领域具有多方面的优势。抽运耦合技术是影响实现高功率激光输出的关键技术之一,本论文对目前国内外高功率光纤抽运方式中所采用的各种端面抽运耦合技术和侧面抽运耦合技术的基本原理进行了介绍,并对国内外光纤激光器的研究情况进行了调研。从稳态速率方程组出发,分别在双向等功率抽运,前向抽运和后向抽运三种情况下,对光纤端面抽运耦合进行了数值分析。结果表明,在三种抽运方式中,反向抽运时输出激光功率最高,双向抽运时光纤中的温度分布最平坦,所得的结果对设计端面抽运的双包层光纤激光器提供了理论依据。通过在光纤端面末端熔接端帽的方法可以解决端面抽运技术中光纤末端高温熔融问题,并对光纤端帽的传输特性进行了仿真模拟。从稳态速率方程组出发,结合泵浦光纤和信号光纤之间的耦合过程,对侧面抽运技术中的GT-wave光纤侧面抽运耦合进行了数值分析,得到了泵浦光和信号光在信号光纤中的演化和输出情况。与端面抽运技术进行了比较,发现GT-wave光纤侧面抽运耦合过程中,信号光纤中抽运光分布比较均匀,两端的热负荷较小,整根光纤上的热分布比较均匀,为实现高功率激光输出,提供了新的思路。
【关键词】：高功率 端面抽运 GT-wave 光纤端帽 数值分析
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN248
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 光纤激光器的历史9
• 1.2 光纤激光器的结构9-11
• 1.3 光纤激光器的抽运方式11
• 1.4 光纤激光器的优势与应用11-12
• 1.5 光纤激光器国内外研究现状12-14
• 2 光纤端面抽运耦合技术的理论与数值分析14-28
• 2.1 光纤端面抽运耦合技术分类14-17
• 2.1.1 光纤端面透镜耦合方式14
• 2.1.2 光纤端面熔接耦合方式14-15
• 2.1.3 熔融拉锥光纤束耦合方式15-17
• 2.1.4 大芯径光纤端面耦合方式17
• 2.2 Yb离子的能级结构17-19
• 2.3 光纤端面抽运耦合技术的理论模型19-21
• 2.4 光纤端面抽运耦合技术的数值分析21-24
• 2.5 端面抽运技术高温熔融解决方案24-28
• 3 光纤侧面抽运耦合技术的理论与数值分析28-39
• 3.1 光纤侧面抽运技术分类28-33
• 3.1.1 GT-wave光纤侧面抽运技术28-29
• 3.1.2 衍射光栅光纤侧面抽运技术29-30
• 3.1.3 角度磨抛法光纤侧面抽运技术30-31
• 3.1.4 V型槽法光纤侧面抽运技术31-32
• 3.1.5 嵌入反射镜光纤侧面抽运技术32-33
• 3.2 GT-wave光纤侧面抽运方式的理论模型33-35
• 3.3 GT-wave光纤侧面抽运方式的数值分析35-39
• 4 结论39-41
• 4.1 光纤端面和侧面抽运方式对比39-40
• 4.2 结束语40-41
• 参考文献41-45
• 学位论文数据集45

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本文编号：1040479