大功率双包层光纤准直器的建模与仿真分析-论文.pdf

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1、第43卷第7期红外与激光工程2014年7月VO1．43NO．7InfraredandLaserEngineeringJu1．2014大功率双包层光纤准直器的建模与仿真分析陆乔乔，胡姝玲，王鑫龙，耿伟彪，张春熹，牛燕雄(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191)摘要：研究了一种适用于大功率激光应用的双包层光纤准直器。考虑在制作准直器时，双包层光纤尾纤和C—lens透镜端面8。倾斜角度的影响，从高斯光束通过复杂光学系统的一般模型出发，利用矩阵光学的理论，在光线传输的子午面和弧矢面上分别进行建模计算，推导

2、光线的传输变换矩阵。结合实际应用中光纤及C—lens透镜的相关参数，仿真分析了尾纤与C—lens透镜间距及C—lens透镜参数对准直器工作距离和出射光束腰直径的影响。研究结果对进行大功率准直器的设计具有指导意义。关键词：光束准直；C—lens；工作距离；束腰直径中图分类号：TN741文献标志码：A文章编号：1007—2276(2014)07—2055—06Modelingandstimulationofhigh-powerdouble-cladfib,ercollimatorLuQiaoqiao，HuShuling

3、，WangXinlong，GengWeibiao，ZhangChunxi，NiuYanxiong(SchoolofInstrumentationScienceandOpto—electronicsEngineering，BeihangUniversity，Beijing100191，China)Abstract：Adouble-cladfibercollimatorappliedinhigh-powerlaserswasproposed．Consideringthe8。wedgeangleofC-lensandth

4、etailofdouble-cladfiberintheprocessofproduction，atthesametimetoconsiderthecouplingeficiencywithdouble-cladfibertail，thetransformmatrixwasmodeledandcalculatedfromthegeneraimodelofGaussian-beamthroughacomplexopticalsystem，usingthetheoryofmatrixopticsinmeridianpl

5、aneandsagittalplanerespectively．Combinedwithpracticalapplicationsindouble-cladfiberandC—lensrelatedparameters，theinfluenceofthedistancebetweenfibertailandC—lensandtheinfluenceoftheparametersoftheC-lensonworkingdistanceandbeamwaistdiameterofcollimatorwerebothst

6、imulatedandanalyzed．Theresultsmaybetodirectthedesignofcollimatorinhigh—energylasersystem．Keywords：beamcollimating；C-lens；workingdistance；beamwaistdiameter收稿日期：2013—11—20：修订日期：2013—12—23基金项目：国家自然科学基金(61074158)作者简介：陆乔乔(1988一)，男，硕士生，主要从事大功率激光应用研究。Email：feixiangwu

7、bian@163．com导师简介：胡姝玲(1971一)，女，副教授，硕士生导师，博士后，主要从事大功率光纤激光器及放大器等方面的研究。Email：hulxi@hotmail．com2056红外与激光工程43卷为q的高斯光束。高斯光束由RP处至RP2处，遵从O引言ABCD定律：1C+D／ql在光通信领域，光纤准直器作为一种常用的光=一(1)口2A+B／q1、学器件被广泛应用于各种光无源器件中．如光隔离器、光耦合器等。对推动激光技术的应用与发展发挥着重要作用n]。它的典型结构由一段尾纤和准直透镜构成【21。随着大功率激

8、光技术的飞速发展．光束能量、：：』／＼i／2加强，光斑直径加大，对光纤准直器提出了更高的要—1_、=[：]求。用普通的单模光纤做尾纤加工而成的光纤准直／——r＼器，光功率承受能力有限，限制了光纤准直器在高功率激光上的应用。图2高斯光束通过复杂光学系统的传输示意图双包层光纤具有传输大功率激光的优势．纤芯Fig．2PropagationofGaussianbea