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能量传输光纤及其耦合器的发展
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通过查阅公刮刚站得知+ITF公司足国外乖多的能够提供高功率泉浦J“品的公刊之, 与它时r蚰新产品资料进行对比.同样采用105 率为25
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2010年,在此蠼动态控制器的试睑中(如罔6),1060nm描合器的承受的艟高功率达到
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2007年,何晶晶等佳用芯径.=lJ400—600u m的籼此纤,采用熔融拉链法删作的多模咒纤耦 台器,在夫功率状畚下朋波K:980nm的稳定光源,以鲴断法进行测诂.舯j樽器件的插八损耗 在0 50dB以r,承受功牢试验然1507…’。 2009年.在幕伟,赵楚军的论义中提到r种由ITF公刮体式高功牢光纡泉浦耦台嚣 在105
the photon/c crystal flbef loop
and chilped
fiber Bragg grating,Optoelectronics Leaers,V01.6
No.21,March
2010.
作者简介:
申予卿(1985一).女。甘肃兰州人,国防科学技术人学光电学院硕士二年级学生,主要研究方向为特种光 纤设计及其描合器制作。
1.引言
现代工业技术的发展和国防军事技术的进步对高功率光传输和应用的需求越来越广泛。 在工业领域,高功率激光广泛应用于电子、汽车工业、仪器仪表等多个行业,大功率激光的 传输和利用足高效完成激光打标、激光精细切割、激光焊接等先进工艺的前提:在军事领域, 高能激光‘.A处于各国国防关键技术研发的前沿。高功率光传输和控制是研发激光惯性约束 核聚变装置、战术(略)激光武器等系统的瓶颈技术。
ofOptoelectronics Laser,V01.20 No.1l Nov.2009.
[121慕伟.赵楚,笮.Journal
【1 3】Yoonseob Jeong,
No.3,Feb.1,2010.
Minkyu Park,and Kyunghwan Oh.Photonics Technology Letters.VOL.22,
LigtwaveTechnology,Vol 24 NO
r
vaiableOpticalAtten岫torApNications,Journal of
5,Mav 2006
{9】SONG×ue-p“目RENXiao_min ZHANGxJat YANG Guq-qiang∞dHUANGYong-qing, Exporimemal stttdv oD an all-0p6cal swltching based明MF-NOLM,Optoelectronics Leltem
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Vol 2,No 3 15-May 2006
【101 R6aIValiSe,Erik B6langer-Bemard【)自7,HighlyEfficient andHigh-PowerRamn
Based
FiberLa蚶
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onBroadb柚dChildFiberBmggGmtings,Journal
2.高功率传能光纤
在诸多的高功率光传输和利用技术方案中,高功率光纤激光的产生、传输和利用系统以 其散热特性良好、结构紧凑、效率高、构建灵活、光束质量好等众多的优点碰得到越来越,“ 泛的重视。目前,单根光纤传输的光功率密度已达’GW/cm2量级…,然而随着光纤中传输光 功率的不断提高,在有限尺寸的高功率光纤激光系统中会出现不j叮避免的问题:一是光纤中 的j作线性效应;■是高能量密度引起的光纤和光纤元器件的热损伤。解决这两个问题的核心 均在丁能否在不降低光功率的前提下降低光纤中的能量密度。 在诸多的解决方案中,采用增人光纤模场面积的方法是降低光传输能量密度的有效途 径。近年来,与人模场面积光纤设计相关的研究不断发展。传统设计大模场光纤的方法土要 采用减小数值孔径和设计光纤折射率分布等方法实现,最近几年又发展了折射率导引等方法 来扩人光纤中基模的模场面积12_1。目前,高功率传输光纤已有市场化成品,如美国3M公司
『41中国军用电子元器件手册.国防工业出版社,2008年
『51
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be栅dir∞tinn control[el
andHiroshiN-Effect ofGuided
Aco惦ticWave Brill∞in Scattermg oilPulsed SqueezinginOpticalFibeBWithNonlinearity aⅡd Dispersion,Opticat Review,Vol 4 No 4(1997)453458
第43页
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高功牢激光分玳/台束的特种目功率光纤耦舟器是构建矗功:#光纤激光的产生、1々输和利用 系统的关键。
4.高功率传能光纤耦合器的技术现状
H前-商业化的SRF一28通讯川光玎梢合器已鲐成熟.由于熔融拉锥制作的猫合器性能稳 定,成本低臁,技术碓J苴较低.1 1丽的商丌I耦龠嚣多采,I】这种方式制作,最走承受功:棼小超 过5w. 般都小于100mw。 1997年.NoriMko 承受功牢达到10w…,
2006
ofLigtwaveTechnology,Vol 24.NO
f111何晶品,张ifI|英,l:侠目功率兜’T耦台器的实验研究27届全国第十^崩十二省(Ili)光学 通信市场・201'年7—8月
第46页
201
l(第六届)伞国通信网络信息安伞学术会议优秀论文Telecom market
学术会议论文集,2007:75-79.
ttl。
3.高功率传能光纤耦合器
在普通光纤传输、通信和传感系统中,光纤耦合器是最基本、不可或缺的光纤元器件, 正是由于光纤鹅合器能够稳定、自如地实现光的分束、耦合,复杂的光纤通信和传感嘲络才 能得以实现。 对于高功率光纤激光的产生、传输和利用系统而言,高功率光纤耦合器同样也是核心支 撑器件之・,它既可作为i皆振腔的输出端口用于将谐振腔内部分能最输出,同时将大部分能 最保留在喈振腔内形成稳定的激光振荡,义可作为高功率光纤传输网络中实现分束与合束的 必需器件。当光纤耦合器中的光功率不断增加时,除光纤自身会受到高功率的非线性效应和 热效应影响外,光纤耦合器的耦合区更容易受剑高功率热效应的影响,因而研究。。种能用于 通信市场・2011年7-8月
【6】^H
—owing
Vol 5620
Shirakawa.K Matsuo,K Ueda,eI al Fiberlaser and cohort Fuse fiber
coh—t—yfor power scalthg,bandwidth
Pr。c ofSPIE,2005,5709:165-174
【7】Andrew
2006年,Yunsong J。ong舟论且_中提到的描舟器站构能够率受超过1w的功率”。
通信市场・2011年7-8月
第44页
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同船.存罔4所示光开关系统中.光f晶体光}T猫台器的承受1550衄脉冲激光的峰值功
率达到T26W”。。
【14】CHEN wei—guo,LOU Shu・qin,WANG Li—wen,LI Hong—lei,GUO Tie-ying,and JIAN Shui-shen,
Switchable dual—wavelength erbium—doped fiber laser based mirror
on
Robertson
component for high-power fiber al
l—Proceedings
on
of SPIE
{8】Yuasong Jeong,s卸g
Chul Baet
et
C∞caded Microoptica]Waveguide
Microactuating
Phffo邢StmcturcforHtgh-Pbw日Wideband
【I】用朴,光纤激兜抖I下台成技术研究【D】.围防科技大学博I学位论立,2009年12片 [2】王伟能』#铁犁,谭晓玲,姚建锋,增益导引■l折射率导引柞太模场单模光纤议计中的应川口】中 国激光2008 350)A26-'429 【3】陆丹.葛廷武,伍剑,徐坤,林金桐D形双包层^{夔场光纤撤光偏振特性研究【J】撒光技 术,2009 33(5)509—511
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shlzawa在围l所示系统中,使用的耦☆器在脉冲激j乜的作用h
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2004年-Andrew Robertson提至OT种猫合器,该器什使用s¨卜28儿纤用熔融拉锥洼制
作-其存1050-1100册波段连续激光域大可承受功率姬{JlOOW“。
目8
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5.结论
塔管光纤耦龠器的理论分析和实验研究已彝取得了报大成就,已设计并研制出多种jt纤 耦台器,日其巾 部分已商品化,世研究和丹发的乖点却主要集中于常规对称型光纤耦合器.
由十常规光纤的结构变化少.}F能单.设计的耦合器小能完全满足实际需要。存已经开艇的 研究中,所涉及到的光}f耦合器能够承受的龆大功率为150W(@980hm,多模).而在其余波
段,研究突破较少。由于R前专门针对旆功牢能撬体输光纤耦合器的研究非常少.针对传能 九纤及其耦台器在高功牢系统中的性能分析和破坏机理等问题均束见报道。 结合离功牢光纤撒此产生、传输和利刖嵩求可知:在来来的全光能帚传输系统中, 方