2012年度十大优异光纤激光技能论文

时间: 2024-03-15 12:06:38 |   作者: 案例展示

  早在1961年,美国光学公司(American Optical Corporation)的Snitzer等就提出了的设想,但因为受其时条件的约束,研讨进展十分缓慢。进入20世纪80年代中期,Townsend等发明晰溶液掺 杂技能(Solution doping technique)。尔后,Poole等用改善的化学气相堆积法(MCVD)研发成低损耗的掺铒光纤,一些试验室开端从掺铒光纤中得到了波长1.5um、高达30dB的光扩大增益,引起了人们的分外的注重。到80年代中后期,根据和低损耗的石英单模光纤制造技能,为光纤通信的迅猛开展奠定了强有力的技能根底。正是因为掺铒光纤扩大器为光纤通信所带来诱人远景的驱动,引发了80年代中后期稀土掺杂光纤

  随后Hanna等纷繁报导掺铒、钕、镱、铥及铒/镱共掺等光纤激光器。但其时选用的稀土掺杂光纤为单包层光纤,泵浦光有必要直接耦合到直径只是几微米的单模纤芯中,这对泵浦源的激光方式提出了较高的要求,导致泵浦源贵重且耦合功率低。因此,传统的稀土掺杂光纤激光器只能作为一种低功率的光子器材。

  与传统的半导体激光器不同,光纤激光器以掺杂稀土元素的光纤作为作业介质,选用反应器材构成谐振腔,在泵浦光的鼓励下,光纤内掺杂介质发生受激发射,从而构成激光振动输出激光。但惯例的光纤激光器因需求将泵浦光耦合进入直径低于10um的单模纤芯,因此耦合功率低,约束了光纤激光器的输出功率。但是在大多数应用范畴需求超越瓦量级的输出功率,再加上光纤制造技能、泵浦光源以及光学技能的约束,光纤激光器的开展一向比较缓慢。

  跟着光纤激光器技能开展越来越热,ROFIN与TRUMPF别离收买NUFERN与SPI公司开展光纤激光。今春上海慕尼黑激光展上,ROFIN展出了2KW光纤激光器,但全球高功率光纤激光器商场依然是IPG统一天下。 继上 年SALVAGNINI与LASER PHOTONICS等公司展出用其的光纤激光器之切割机后,2010年11月在亚特兰大的FABTECH 与汉诺威的EUROBLECH 展会上又推出愈来愈多的光纤激光切割机。欢喜的是一批海归博士矢志回国创业,创建了武汉锐科光纤激光、西安炬光等公司,研宣布产高功率光纤激光器与二极管激光泵源。近来,武汉锐科与华工科技成功研宣布了具有自主知识产权的4KW接连波光纤激光器。

  本文将半导体激光二级管(LD)宣布的光更高效地注入到光纤中是光纤激光器与光纤扩大器研讨的先决条件。半导体激光二级管包含二极管单管、条形巴、二维仓库和二极管阵列等,其各自的耦合技能之间有联络也有差异。剖析介绍了有代表性的柱状楔形法、V型槽法、微透镜法等二极管单管与光纤的耦合技能;光纤束耦合法、光束整形法等二极管条形巴与光纤的耦合技能;以及二极管二维仓库和二极管阵列与光纤的耦合技能等各种光纤耦合技能,比较了这一些办法之间的共通点,供往后的研讨人员挑选和参阅。

  光纤和能与光纤配套运用的激光器是构建光通信体系和光纤激光器体系的先决条件。半导体激光器,特别是半导体激光二极管(LD)可直接作为光通信誉光源,也可作为激光器、扩大器的泵浦源在激光工程研讨范畴有着十分重要的位置。跟着光纤激光器输出功率的进一步进步,一个高功率光纤激光体系往往需求多个LD供给满意的泵浦功率。所以,将LD宣布的光高效地耦合进光纤,以及将很多的泵浦光束高效地组成一束已成为光纤激光器研讨的重要问题,引起了国内外激光器研讨者及制造商的注重。光纤耦合技能包含“LD与输出尾纤的耦合技能”和“泵浦激光器尾纤与光纤激光器光纤的耦合技能”等,相对来说“LD与输出尾纤的耦合技能”办法更多,方式更灵敏,有些技能稍加延伸就可推行应用在“泵浦激光器尾纤与光纤激光器光纤”的耦合中。

  半导体激光二极管(LD)包含二极管单管(Tube)、条形巴(Bar)、二维仓库(Stack)以及二极管阵列(Array)等。跟着光纤激光器和光纤扩大器研讨的不断深入和制造流程与工艺的逐渐的进步,各种更新颖的主意和更先进的光纤耦合技能层出不穷,文中详尽比较了国内外各种光纤耦合技能的研讨现状,总结寻找出各种光纤耦合技能之间的规则。

  二极管单管结构相对简略,功率较小,发光元基本上只要一个,但相同存在光束质量差,快轴、慢轴发散性差异大等问题。要想高效的将二极管单管的出射激光耦合进光纤,仍需选用一些特别技能。

  为进步光纤耦合技能的耦合功率和失配容忍度,可用带柱状楔形微透镜的多模光纤与大功率单片式LD进行耦合,有关试验标明,该办法可得到最高为87.06%的耦合功率。

  柱状楔形光纤微透镜是近年呈现的一种新式光纤微透镜。首先在光纤端头经过研磨和抛光等机械加工得到楔形角,然后在楔角顶端持续经过研磨加工得到柱状微透镜。柱状楔形光纤微透镜经过楔角和柱状透镜的组合来对发散角比较大的半导体激光光束快轴方向整形,激光光束慢轴方向发散角较小,满意正弦值小于数值孔径的约束,对这个方向上的出射光束不用整形即可顺畅耦合。图1所示为柱状楔形微透镜光纤与LD耦合体系结构示意图。



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