光纖激光非相干組束技術(shù)

光纖激光非相干組束技術(shù) 光纖激光非相干組束具有結(jié)構(gòu)簡單、便于控制等特點(diǎn)，近年來研究進(jìn)展迅速，組束功率已經(jīng)達(dá)到kW量級(jí)。綜述了光纖激光非相干組束技術(shù)的最新進(jìn)展，PTR布拉格光柵組束和自適應(yīng)2方面對(duì)各種非相干組束方案進(jìn)行了分深圳市星鴻藝激光科技有限公司專業(yè)生產(chǎn)激光打標(biāo)機(jī)，激光焊接機(jī)深圳激光打標(biāo)機(jī)東莞激光打標(biāo)機(jī)最后指出要獲得100kW量級(jí)的組束激光必須解決的幾個(gè)關(guān)鍵問題：包括提高單根光纖激光器的在工業(yè)、醫(yī)療、生物等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，在軍事上可作為定向能武器特6kW水平。然而，由于受到摻雜光纖的非線性效應(yīng)、光學(xué)損傷及熱kW的輸出功增大武器系統(tǒng)的殺傷力和威懾力。 國內(nèi)外研究人員在光纖激光非相干組束方面做了大量的研究工作，先后提PTR布拉格光柵組束和自適應(yīng)光學(xué)元件組束3方向相互垂直光束的合成，功率提升能力有限，很少被人研究。量級(jí)的組束激光必須解決的關(guān)鍵問題。光纖激光非相干組束的研究進(jìn)展外腔組束1999年，美國MIT林肯實(shí)驗(yàn)室的Cook等首次提出了基于閃耀光柵的外腔組束方案。Cook利用2Yb223mW的輸出功率。為獲得更好的光束質(zhì)量和更高的輸出功率，2003年Augst等提出了基于MOPA(MasterOscillatorPow2erAmplifier，MOPA)結(jié)構(gòu)的外腔組束方案。 主振蕩器輸出功率的一部分耦合進(jìn)功率放大器中，另一部分功率則通過V件與功率放大部件相分離，在低功率水平下解決了摻Y(jié)b光纖激光器的激光產(chǎn)生Augst5Yb光纖激光器，在總功率為814W，光柵平均衍射效率為72%的條件下，獲得6WM2=1114AculightLoftus等進(jìn)一步將MOPA方案的主振蕩器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。3光纖激光器的組束實(shí)驗(yàn)，在各陣元功率分別為170W190W201W522W93%M2≈112。2009年，德國的Wirth等利用光子晶體光纖作為前置放大器，進(jìn)行了4光束MOPA外腔組束實(shí)驗(yàn)。 種子光由波長可調(diào)諧的窄帶二極管激光器提供，后面設(shè)置了兩級(jí)前置放大單元。經(jīng)過一級(jí)放大后，獲得約500mW20W的線偏振衍射極限激光輸出，作為主15mYb光纖，陣元波長間隔5nm1064nm波長附近的TE波和TM99%和98%3395W2065W總的斜效率()61%(0級(jí)衍射光功率的比值)99%。PTR布拉格光柵組束PTR-熱-折射(Photo-Thermo-PTR)350-2700nm95%的衍射效率，溫度耐受性超過。基于PTR布拉格光柵的組束方案是由佛Ciapurin等提出的，該方案利用了體布拉格光柵的一個(gè)重要特性———對(duì)滿足布拉格條件的光束具有接近100%2003CiapurinPTR布拉格光柵2100WYb光纖激光器進(jìn)行組束。λ1λ22PTR條件而被高效衍射，λ2不滿足布拉格條件表現(xiàn)為透射，只要仔細(xì)調(diào)整λ2的入射角就可使其透射光的方向與λ12155W75%。為了提升組束功率，2006年，Glebov等提出了基于反射體PTR光柵的多陣元組束方案。 2008Andrusyak等報(bào)道了利用反射體PTR光柵對(duì)5路摻Y(jié)b160W9117%M2=1114。自適應(yīng)光學(xué)元件組束美國海軍研究實(shí)驗(yàn)室的Sprangle等研究了利用自適應(yīng)光學(xué)元件進(jìn)行非相干組束的方案，并且給出了首次外場試驗(yàn)的結(jié)果。4個(gè)單模光纖激光器通過光束定向器在距離112km處的目標(biāo)上進(jìn)行功率疊4力的反射鏡構(gòu)成。每個(gè)反射鏡都可將對(duì)應(yīng)的激光束導(dǎo)引至目標(biāo)同一區(qū)域。3kW112km10cm218kW()90%。2.1 方案結(jié)構(gòu)的比較外腔組束方案充分利用了衍射光柵的譜選擇特性，所需光學(xué)元件較少，結(jié)嚴(yán)格，否則會(huì)導(dǎo)致輸出光束質(zhì)量下降，光纖激光器效率降低和陣元譜寬加大。PTR布拉格光柵組束方案充分利用了體光柵具有極窄譜選擇性的特點(diǎn)同時(shí)解決了高功率條件下光柵形變的問題該方案原理簡單要求各光束間頻譜互不重疊，但由于每個(gè)體光柵只能實(shí)現(xiàn)2束光的合成，隨著組束陣元數(shù)目的增加，光柵數(shù)目也要相應(yīng)增加系統(tǒng)復(fù)雜程度體積迅速增大此外為實(shí)現(xiàn)高效組束該方案要求光柵的譜選擇性和角選擇性分別大于被組束激光的譜寬和發(fā)散角這在多陣元組束時(shí)對(duì)PTR布拉 格光柵衍射特性的要求很高，使光柵設(shè)計(jì)加工難度增大。自適應(yīng)元件組束方案中各光束的傳輸方向可由相應(yīng)的導(dǎo)引反射鏡單獨(dú)控2.2 實(shí)際應(yīng)用的比較PTR光柵組束方案都可使所有陣元的輸出組合成單束激光輸出，輸出激光中包含了多個(gè)互不重疊的光譜分量，因此光束質(zhì)量不高，可看作多由于光束的發(fā)散，光斑尺寸增大，單位面積內(nèi)的功率下降，導(dǎo)致武器系統(tǒng)的效率2種方案都只需要一套聚焦系因此光斑尺寸不能達(dá)到最小，不利于提高加工精度。自適應(yīng)元件組束方案中每個(gè)陣元的輸出光譜間沒有互不重疊的限制，每切割、打孔等。3 結(jié)束語功率、高亮