全光纖結(jié)構(gòu)光纖激光主被動(dòng)相干合成技術(shù)研究.pdf

1、光纖激光器具有轉(zhuǎn)換效率高、光束質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便等優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)加工、醫(yī)療器械、國(guó)防等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而，受限制于光纖中的非線性效應(yīng)和熱效應(yīng)等，單路激光功率提升受到限制。通過(guò)陣列激光相干合成，可以有效提升輸出功率并保持較好的光束質(zhì)量，是光纖激光領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前相干合成有多種光束合成方式，多采用空間結(jié)構(gòu)，空間結(jié)構(gòu)需要復(fù)雜的光路調(diào)節(jié)且長(zhǎng)時(shí)間工作穩(wěn)定性欠缺，如何實(shí)現(xiàn)全光纖結(jié)構(gòu)合成，增強(qiáng)穩(wěn)定性與實(shí)用性，是目前相干合成領(lǐng)域的重要研

2、究?jī)?nèi)容。本文將對(duì)全光纖結(jié)構(gòu)光纖激光主被動(dòng)相干合成技術(shù)進(jìn)行研究，主要內(nèi)容如下：
　　首先，本文介紹了光纖激光及相干合成的研究現(xiàn)狀，闡明了全光纖結(jié)構(gòu)相干合成的意義。對(duì)全光纖激光相干合成原理進(jìn)行了分析，根據(jù)鎖相方式的不同，分別對(duì)環(huán)形腔結(jié)構(gòu)被動(dòng)鎖相技術(shù)和單抖動(dòng)法主動(dòng)鎖相技術(shù)的相位鎖定原理進(jìn)行了介紹。對(duì)現(xiàn)有相干合成的評(píng)價(jià)方式進(jìn)行了分析，選擇均方根相位殘差與桶中功率分別評(píng)價(jià)鎖相效果與合成輸出激光的光束質(zhì)量。
　　提出了環(huán)形腔結(jié)構(gòu)全光纖激

3、光相干合成方案并展開(kāi)研究。低功率下，基于光纖耦合器合束，分別實(shí)現(xiàn)了四路和八路光纖激光的全光纖相干合成，四路合成效率接近理論極限，八路合成效率達(dá)到96.7％，并對(duì)輸出激光的光譜特性、鎖相帶寬、偏振保持特性、遠(yuǎn)場(chǎng)光斑特性、及可調(diào)諧波長(zhǎng)特性等進(jìn)行了細(xì)致的研究?；诃h(huán)形腔結(jié)構(gòu)全光纖相干合成方案分別實(shí)現(xiàn)了四路微秒脈沖激光與四路納秒脈沖激光相干合成，驗(yàn)證了此方案實(shí)現(xiàn)脈沖激光相干合成的能力。較高功率水平下，基于光纖功率合束器合束，實(shí)現(xiàn)了四路瓦量級(jí)光纖

4、的全光纖相干合成，驗(yàn)證了該方案向高功率拓展的可能。
　　對(duì)基于光纖功率合束器的全光纖主動(dòng)鎖相相干合成技術(shù)進(jìn)行研究。在低功率下，實(shí)現(xiàn)了四路百毫瓦級(jí)光纖激光主動(dòng)鎖相，并研究了鎖相系統(tǒng)中小孔大小對(duì)鎖相效果的影響和光纖合束器對(duì)合成輸出光束質(zhì)量的影響。在此基礎(chǔ)上將單路激光功率提升，實(shí)現(xiàn)了四路十瓦級(jí)光纖激光的主動(dòng)鎖相全光纖相干合成，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的相位鎖定。
　　最后，對(duì)環(huán)形腔結(jié)構(gòu)被動(dòng)鎖相全光纖相干合成與基于光纖合束器的主動(dòng)鎖相全光纖相干合