平顶光束输出的全光纤激光器研究

发布时间：2024-03-21 05:10

　　平顶光束,不同于常规的高斯光束,其光强在横截面上具备均匀分布的特点。正是由于其这一独特的性质,在众多实际应用领域扮演十分重要的角色,比如激光材料加工、激光焊接、光信息存储和生物医学领域等,弥补了高斯光束在这些应用中因为能量分布不均匀引起局部温度过高的缺点。目前,常见的平顶光束产生方法包括两类:第一类是将高斯光束整形为平顶光束,已发展了光阑法、多透镜阵列、二元光学元件、长焦深整形、液晶空间光调制器、双折射透镜组和非球面透镜组等多种技术;第二类利用柱矢量光束等特殊光束聚焦产生平顶光束,其中聚焦后会形成两个非相干的分量,分别具备环形光强分布和实心光强分布。本文基于第二类整形技术的基础上,提出了一种全光纤平顶光束整形技术,利用光纤激光器中的两种精确模式:环形分布的柱矢量光束和高斯分布的基模光束。在光纤激光器,一般利用少模光纤光栅作为选模光器件来产生柱矢量光束。实验中,将两种模式在不同的谐振腔内进行振荡,并以少模光栅作为共用的输出腔镜,实现两个模式的非相干叠加,最终输出平顶光束。论文中同时提出了两个参数对得到的平顶光束进行定量分析。本论文的主要研究内容为:1.提出了一种全新的全光纤平顶光束整形系...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1雕刻结果对比:Ca)为高斯光束(b)为平顶光束

图１．２焊接结果对比：（ａ）为高斯光束（ｂ）为平顶光束??１．２传统平顶光束整形技术??平顶光束广泛的潜在应用，促进了人们对其高度关注，并不断地投入研宄，??并获得了许多光束整形的方法。传统的光束整形方法都是将高斯光束转换成平顶??光束，方式包括但不限于以下几种：光阑法，多透镜阵....

图１．２焊接结果对比：（ａ）为高斯光束（ｂ）为平顶光束??１．２传统平顶光束整形技术??

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图１．?３光阑法??

?高斯光束中心部分较平坦部分的光强得以保留，而两边变化较大的光束直接拦截??掉，从而得到较为均匀光强分布的光束。实验装置如图１．３所示，从图中可知，??此方法比较原始，装置十分简单，可行性很高。但是缺点也十分明显，就是整个??光束的能量损耗十分严重，大部分的光强将被遮挡，只要中间....

图１．?４微透镜阵列??

１．２．３二元光学元件??二元光学元件采用的理论基础为光的衍射理论，因此也被称为衍射光学元件，??如图１．５所示。其实现的过程如下：依据衍射理论寻找出入射光束和出射光束之??间的数学联系，并根据这些数学关系设计好器件表面的位相分布，同时通过相应??的工艺将器件加工出来。此种方式对....

本文编号：3933877