光纤激光开题答辩

1、高功率光纤激光器及其关键技术研究 光信0802 裴宏源 1课题研究的目的和意义高功率光纤激光器是光纤材料中掺杂了稀土元素，连续激光功率达到百瓦、千瓦甚至万瓦级的光纤激光器，高功率光纤激光器已成为光通信领域的另一个研究热点，能够提供高增益 ,输出符合光通信低损耗窗口的激光 ,并且可以用半导体激光器作为泵浦源 ,既经济又实惠。 高功率光纤激光器的运用非常广泛，金属和非金属材料的加工与处理；激光雕刻；激光产品打标；激光焊接，焊缝清理；精密打孔；激光检测和测量；激光图形艺术成像；激光雷达系统，污染控制；传感技术和空间技术；激光医学等等。无论是工业，医学还是军事上得运用都非常的广泛，是当今全世界关注的热

2、门课题，对国家、世界和整个人类的发展，具有重大现实应用意义、市场价值和广阔发展前景 2课题研究方案和主要内容 2.1研究方案 1）光纤激光器的结构； 2）光纤激光器的特性和相关技术； 3）高功率光纤激光器的典型应用2.2主要内容（1）光纤激光器的结构 工作物质-双包层特种光纤： 1、单模纤芯由掺镱离子等元素的石英材料构成，作为激光振荡通道；而内包层则由横向尺寸和数值孔径比纤芯大的多、折射率比纤芯小的纯石英材料构成，它是接受多模LD泵浦光的多模光纤；正是因为掺杂激活纤芯和接受多模泵浦光的多模内包层分开，才得以实现了多模光泵浦而单模光输出的可能，从而无形化解了激光功率和光束质量这一矛盾。 2、整个

3、双包层光纤采用D型等结构，旋光效应小，吸收充分，光光转换80%以上。 3、光纤两侧生出无数杈纤，每分衩可与带尾纤的LD无缝耦合形成分点泵浦，可极大地提高输出功率，同时又避免了传统端泵带来的一系列热效应问题。光学谐振腔-光纤光栅： 1、光纤光栅是利用光纤材料的光敏性：即外界入射光子和纤芯相互作用而引起后者折射率的永久性变化，用紫外激光直接写入法在单模光纤的纤芯内形成的空间相位光栅，其实质是在纤芯内形成一个窄带的滤光器或反射镜。 2、光纤光栅是被刻在纤芯的两端，当激活离子发射出一连续宽带光传输到光栅时，它会有选择地反射回相应的一个窄带光（如1064nm），并沿原传输光纤返回振动；其余杂光则直接透射

4、或发射到光纤外滤掉。 3、光纤光栅是在纤芯本身上刻录的，与光纤连成一体高度融合，不占任何额外体积，无任何插损，不怕任何振动和杂物的侵入。 4、光纤光栅起着激光选频、反馈和放大的功能，从而巧妙地取代了镜片式传统光学谐振腔，从根本上解决了震动、灰尘和潮湿等引起的一系列光路需调节的烦琐问题。 5、一般的通讯光纤光栅是温度敏感的，要承受高功率激光辐射，则必须采用负膨胀材料封装光纤光栅，把温漂系数控制在0.001nm/oC以下。 泵浦系统-侧面泵浦： 1、采用杈纤直接熔接耦合进行侧泵，一无需任何光学元件，二可避免损伤光纤端面，三是容易提高泵源的注入。 2、新颖的蜈蚣式侧泵方式：光纤两侧生许多纤杈与LD尾

5、纤直接熔接，从各个不同点进行单个泵浦，可避免强激光单点引起的非线性效应和模式恶化。 3、采用多个高功率LD单管代替LD集成阵列作泵浦源，一可提高光源的模式，二是易于泵源的散热提高寿命，三有利于维修更换。 4、采用发光面很宽的LD（100-250us）作为泵源可大大降低LD发光点所承受的光功率密度提高其寿命，一般可达100,000小时。 （2）光纤激光器的特性和相关技术 1）脉冲双包层光纤激光器 调Q光纤激光器有被动调Q方式，主动调Q方式。 脉冲光纤放大器主要研究脉冲放大的关键技术，低功率双包层光纤放大器，脉冲双包层光纤放大器。 2）光纤激光的倍频特性； 了解激光倍频的基本概念，影响倍频效率的因

6、素，倍频特性与激光参量的关系，倍频特性与谐波发生器的参量关系3）光纤激光器的相干合成技术 1.光谱合成，一般是通过光栅和双色镜等器件实现多个不同波长的激光器/放大器的光束合成。 2.偏振合成，一般是利用特殊的光分器将线偏振种子光源分成不同、偏振方向的几束光，对各束光分别进行放大后再进行偏振合束，得到高功率高偏振度的激光输出。 3.相干合成，作为激光技术领域的研究热点，在提高激光功率、保证良好光束质量的同时还能将激光峰值功率提高N倍（N为合成广的路数）。 高功率光纤激光器的典型应用 高功率光纤激光器的运用很广泛主要有军事运用和工业运用。 军事运用： 光纤激光器正成为一种将来安装在运输飞机、地面车

7、辆，甚至可能是便携式系统的有前途的武器级固体激光器系统的备选方案。陆军可将高功率激光器安装在未来战斗系统(FCS)的地面车辆上，然后利用这种激光武器对付空对地导弹、火箭弹、迫击炮等。空军则可进行地对空导弹打击、导弹防御、反卫星等。海军利用激光武器系统主要对付反舰导弹、有人机、无人机、小型舰艇等目标。海军陆战队则可在保证附加破坏效应最小的条件下实现精确打击。在防空、光电对抗等活动中，光纤激光器更有短期实现的可能。因为这些作战模式只是对目标进行软杀伤，比起导弹防御等对目标进行硬破坏时所要求的激光器性能稍低。工业运用：国际上采用光纤激光焊接技术在造船，汽车制造业的应用受到相当的重视。目前美国、欧洲等地区正在进行大功率光纤激光工业加工设备的开发，正在进行的有2KW、6KW输出的工业级光纤激光器的加工设备