论文摘要
光纤端帽(End cap)是针对高功率光纤激光器和放大器输出端面处理设计的高功率器件,通过对输出光纤的扩束降低输出端的光功率密度,从而保护光纤端面不受损坏。本文从理论和实验两个方面对光纤端帽进行了详细的研究,并探索了光纤端帽的关键制作工艺,主要内容如下:一、介绍了光纤激光器的发展历程及光纤端帽在高功率光纤激光器应用中的重要作用,光纤端帽在国内外的发展现状及发展趋势,并分析总结了制作光纤端帽的三项关键工艺。二、实现了无芯光纤端帽的研制。首先数值模拟了激光在无芯光纤端帽内传输时的光斑变化,其次在实验上实现无芯光纤端帽的研制,并成功应用于百瓦量级的光纤激光器或放大器中,最后对其进行了封装。三、基于课题组自行研制的一种可实现玻璃锥棒和光纤的熔接系统,实现了玻璃锥棒光纤端帽的研制,并对其进行了熔接强度、熔接损耗、可承受功率以及输出光束质量的测试,结果显示,玻璃锥棒光纤端帽的强度可承受40克的重力,整体熔接损耗小于4%,在未水冷条件下可承受1kW的功率,最高温度小于40℃。最后实现了玻璃锥棒光纤端帽的封装。四、设计了一种新型的包层光滤除方法——级联滤除包层光的方法,基于此方法达到了均匀耗散热量的目的,从而改进了原有方法中局部温升严重的问题。实验结果表明,该方法可实现30/250μm光纤中150W包层光的滤除,损耗达18dB,且最高温升低于60℃。