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![光纤激光器透镜耦合系统的优化设计[1]](https://img.taocdn.com/s1/m/8af6fa4b312b3169a451a430.png)
光纤激光器的优化设计与实现随着科技的不断进步，激光技术在各个领域的应用越来越广泛。
而光纤激光器作为一种重要的激光源，其优化设计与实现显得尤为重要。
本文将围绕光纤激光器的优化设计与实现展开讨论，探讨其在实际应用中的一些关键技术和挑战。
1. 光纤激光器的基础原理光纤激光器的基础原理是通过激光介质中的受激辐射过程，将输入的光信号放大并产生相干的激光输出。
其主要组成部分包括光纤增益介质、泵浦光源、反射镜和耦合装置等。
2. 光纤激光器的优化设计要点在光纤激光器的设计和优化过程中，有几个关键要点需要考虑。
2.1 光纤增益介质的选择与优化：光纤增益介质的选择直接影响激光器的性能和输出功率。
常见的增益介质有掺铒光纤、掺铥光纤和掺镱光纤等，每种增益介质的特性和适用领域不同，因此根据具体的应用需求来选择增益介质，并对其进行优化设计。
2.2 泵浦光源的设计与匹配：泵浦光源作为提供光能的源头，其稳定性和功率输出对光纤激光器的性能影响重大。
在设计过程中，需要充分考虑泵浦光源的波长匹配、峰值功率稳定性以及热效应等因素，从而实现泵浦能量的高效转化。
2.3 反射镜的设计与调制：反射镜是调制和控制光波传输的重要组成部分。
通过对反射镜的设计，可以实现激光器的频率选择性放大和模式耦合等功能，进一步提升激光器的性能和稳定性。
3. 光纤激光器的实现技术难点在实际应用中，光纤激光器的实现面临一些技术挑战。
3.1 光纤损耗和非线性效应：光信号在传输过程中会遇到衰减和色散等问题，影响激光器的输出功率和质量。
因此，在设计和实现光纤激光器时，需要考虑光纤材料和结构对损耗和非线性效应的影响，采取相应的措施进行补偿和优化。
3.2 温度和热效应：光纤激光器在工作过程中会产生大量的热能，导致温度升高和光纤材料的热膨胀等问题。
这些热效应会对光纤激光器的输出功率和频谱特性造成不利影响。
因此，在设计中需要考虑散热和温度稳定性等因素，提升光纤激光器的性能。
4. 光纤激光器的应用前景光纤激光器由于其小巧、高效、可靠和易于控制的特点，在许多领域都有广阔的应用前景。
光纤激光器原理及其关键技术OFweek激光网讯：自从光纤激光器问世后，高功率光纤激光器成为激光领域最为活跃的研究方向之一。
随着新型泵浦技术的采用和大功率半导体激光器制造工业的进一步发展成熟，光纤激光器得到了飞速发展。
与传统的固体激光器相比，高功率光纤激光器具有结构简单、阈值低、散热性能好、转换效率高、光束质量好等优点。
目前，受到广大科研工作和产业界专家们的极大关注。
1、基本原理光纤激光的基本结构如图1所示。
光纤激光器可以用光纤光栅来作为腔镜，从而实现全光纤结构。
泵浦光从左边腔镜耦合进入增益光纤，泵浦光在包层内多次反射穿过掺杂纤芯，光纤具有足够的长度和掺杂离子的浓度等参数选择恰当，这样掺杂离子就能充分吸收泵浦光了。
光纤激光器是一个波导型的谐振腔装置，光波的传输由光纤所担负，这种结构实际上就是Fabry-Perot谐振腔结构。
光纤激光器实际上是一个波长转换器。
在泵浦波长上光子被介质吸收，形成粒子数反转，最后在掺杂光纤介质中产生受激发射和输出激光。
图1 光纤激光器基本结构示意图2、分类按增益介质的不同，光纤激光器可以分为掺杂光纤激光器和受激散射光纤激光器两大类。
掺杂激光器的增益介质主要是稀土光纤，激光产生机制是受激辐射。
受激散射光纤激光器的发光机制是非线性效应，主要是受激拉曼散射和受激布里渊散射。
图2 光纤激光器结构示意图（a）线形腔（b）环形腔按激光腔结构的不同，可以分为线形腔、环形腔等，如图2所示。
用光纤光栅代替腔镜，线形腔又分为布反馈（DFB，Distributed-Feedback）和分布布格反射（DBR，Distributed Bragg Reflector）之分。
线形腔光纤激光器结构简单能实现高功率和单纵模输出，二环形腔光纤激光器结构元件较为复杂，通常是多纵模输出。
按激光输出的时域特性，又可分为连续激光器和脉冲激光器。
脉冲光纤激光器通常采用调Q和锁模技术实现，锁模技术分主动锁模和被动锁模两种。
高性能光纤激光器的设计与制造第一章概述高性能光纤激光器是一种基于光纤放大技术的激光器，具有高光束质量、高功率输出和高效能利用等特点。
本文将介绍高性能光纤激光器的设计与制造过程。
第二章光纤激光器的设备组成光纤激光器主要由光泵浦源、光纤增益介质、输出端光纤和控制系统等组成。
光泵浦源提供能量输入，光纤增益介质对光信号进行放大，光纤传输信号到输出端，控制系统对激光器进行参数控制。
第三章光纤增益介质的选择光纤增益介质的选择对光纤激光器的性能起着决定性的作用。
常见的光纤增益介质有掺铒光纤、掺镱光纤和掺铒镱光纤等。
不同的光纤增益介质适用于不同波长范围的激光输出，需要根据具体需求选择合适的光纤增益介质。
第四章光纤激光器的设计原理光纤激光器的设计原理是基于光纤增益介质的激光放大效应。
光泵浦源提供能量输入，激发光纤增益介质中的掺杂离子跃迁，产生激发态，当外部光信号传输过来时，通过受激辐射与激发态粒子相互作用，储存在激发态的能量逐渐转移到光信号上，从而实现对光信号的放大。
第五章光纤激光器的参数调节与优化光纤激光器的性能优化主要包括光泵浦功率的调节、波长选择、光纤长度调节和掺杂离子浓度的调节等。
合理地调节这些参数可以提高激光器的效能，并且满足特定的输出要求。
第六章光纤激光器的制造工艺光纤激光器的制造工艺主要包括光纤拉制、光纤端面处理和激光器组装等。
光纤拉制过程中需要控制拉制速度和温度，保证拉制出的光纤具有良好的光学质量和机械强度。
光纤端面处理是为了减小反射损耗和提高光纤连接的效果。
激光器组装过程中需要对各个组件进行精确的安装和调试。
第七章光纤激光器的应用领域光纤激光器广泛应用于材料加工、通信、医疗和科研等领域。
在材料加工中，光纤激光器可以实现对金属、非金属材料的切割、焊接、打孔等工艺。
在通信领域，光纤激光器可以用于光纤通信系统的信号传输和放大。
在医疗领域，光纤激光器可以用于激光手术、皮肤美容等医疗操作。
在科研领域，光纤激光器可以用于光谱分析、光学实验等研究。
![端面泵浦激光器[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/5b28754ef524ccbff021841d.png)
专利名称：端面泵浦激光器专利类型：实用新型专利
发明人：高云峰,孙玉芬,何柏林申请号：CN200820095228.3申请日：20080630
公开号：CN201274372Y
公开日：
20090715
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种端面泵浦激光器，包括谐振腔，其特征在于：所述谐振腔包括激光工作物质、第一镜片、第二镜片、第三镜片，第一镜片置于激光工作物质与耦合系统之间，第二镜片相对第一镜片置于激光工作物质的另一端，第二镜片、第一镜片以及第三镜片之间通过反射形成透过激光工作物质的折叠光束。
折叠光束增加谐振腔长度，增大了激光谐振腔的模体积，光-光的转换效率提高，特别对于大功率激光器而言，热效应低。
申请人：深圳市大族激光科技股份有限公司
地址：518057 广东省深圳市南山区高新科技园松坪山工厂区5号路8号
国籍：CN
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高功率光纤激光器专利技术综述郜慧斌; 宋海荣【期刊名称】《《河南科技》》【年(卷),期】2019(000)027【总页数】3页(P39-41)【关键词】光纤激光器; 高功率; 增益光纤; 泵浦; 激光组束【作者】郜慧斌; 宋海荣【作者单位】国家知识产权局专利局专利审查协作河南中心河南郑州450018【正文语种】中文【中图分类】TN2481 概述自1960年梅曼成功地演示了红宝石激光器以来，激光器得到快速发展。
其中具有高效率、低阈值、低损耗等特点的光纤激光器是研究的热点之一，并且已在光通信、传感和国防军事等领域被广泛应用［1］。
光纤激光器是指采用光纤作为介质的激光器，可分为基于非线性效应的光纤拉曼激光器和基于受激辐射的掺杂光纤激光器，其中以稀土掺杂的光纤激光器最为重要，因此，本文仅讨论这类激光器［2］。
近年来，光纤激光器输出功率快速增长，目前已达100kW级。
高功率光纤激光器各项关键技术研究取得了较大突破，如新型结构设计的掺杂光纤（双包层光纤、光子晶体光纤等）；端面、侧面泵浦等多种耦合技术；激光组束技术等。
2 专利申请总体情况本文使用国家知识产权局专利检索系统S系统，选取关键词［“高功率”“大功率”“高能量”“high power”“high energy”］和分类号［H01S3/067］，检索 CNABS和DWPI数据库获得的专利申请作为研究对象（检索日期：2019年5月10日）。
由于未申请提前公开的发明专利申请在申请日后18个月才公开，因此将导致部分专利申请由于未公开而不在本次文献采集之列。
2.1 专利申请量分析图1示出了高功率光纤激光器历年专利申请量分布。
就全球专利申请而言，20世纪90年代之前，专利申请量较少，原因在于光纤激光器尚处于基础理论和应用技术探索阶段，光纤损耗大、光纤材料制造等技术进展缓慢，限制了其发展，高功率光纤激光器技术处于萌芽期。
20世纪90年代中期之后，随着一系列关键技术研究实现突破，带动了高功率光纤激光器整体上获得较大发展，专利申请量呈快速增长态势，特别是进入21世纪以来，随着EDFA投入商业化应用，高功率光纤激光器行业呈现爆发式发展，高功率光纤激光器技术处于快速发展期。
一种端面泵浦固体激光器的泵浦耦合方法车进喜;张锦春;赵娟;成斌;王洪军【摘要】The high efficient coupling between the pumping and the oscillating beam is one of the effective ways for improving the pump conversion efficiency and beam quality.In this paper,the pumping coupling method of a fiber-coupled laser diode end-pumped Nd3 +∶YAG laser is studied.To obtain Gaussian beam,high order mode spot distribu-tion of output laser was observed by CCD under the condition of off-axis,and then the coupling effect of the pumping and the oscillating beam was judged,the approximate Gaussian beam was obtained by adjusting the spatial position of pumping beam.This method is simple and useful,and has a reference for improving beam quality through adjusting the parameters of pump light.%泵浦光与振荡光之间的高效耦合是改善泵浦转换效率和输出光束质量的有效途径，也是激光技术领域的研究热点。
对光纤耦合激光二极管端面泵浦 Nd3＋∶YAG 激光器的泵浦耦合方法进行了研究，提出了一种通过CCD 观察泵浦光在离轴状态下输出光的高阶模光斑分布，判断泵浦光与振荡光耦合效果，进而调整泵浦光的空间位置获得近似高斯光束的泵浦耦合方法，该方法简单实用，对调整泵浦光以改善输出光束质量有一定的参考作用。
高功率光纤激光器实现相干耦合输出
葛强;郑鸿章
【期刊名称】《光机电信息》
【年(卷),期】2003(000)011
【摘要】@@ 多个高功率光纤激光器组成的激光列阵具有实现几万甚至几十万瓦的功率输出的潜力,从而提供了意义十分重大的军事用途.
【总页数】3页(P15-17)
【作者】葛强;郑鸿章
【作者单位】光库通讯(珠海)有限公司;光库通讯(珠海)有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TN2
【相关文献】
1.高功率光纤耦合半导体激光器在连续和脉冲高功率光纤激光器中的应用 [J], 胡小波;童志鹏;郑鸿章
2.窄线宽全光纤激光器实现666W高功率输出 [J], 王小林;周朴;肖虎;粟荣涛;郭少锋;司磊;许晓军;刘泽金
3.高功率全固态激光器助力"先进制造"——"光纤输出高功率全固态激光器关键技术及应用"获国家技术发明奖二等奖 [J], 闫佳
4.高功率全固态激光器助力“先进制造”——“光纤输出高功率全固态激光器关键技术及应用”获国家技术发明奖二等奖 [J], 闫佳(本刊记者);
5.高功率阵列半导体激光器的光纤耦合输出 [J], 薄报学;曲轶;高欣;王玲;宋晓伟;高鼎三
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第３５卷，增刊Ｖ乩３５Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ红外与激光工程ＩｎｆｒａｒｅｄａｎｄＬａｓｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ２００６年１０月Ｏｃｔ．２００６高功率光纤激光器端面泵浦耦合系统设计张俊，冯莹，魏立安，陈爽，李南雷，曹毓（国防科技大学光电科学与工程学院，湖南长沙４ｌ００７３）摘要：端面泵浦耦合技术是高功率光纤激光器的常用耦合方式。
在不考虑像差的情况下，采用高斯光束传输的彳Ｂ∞定律，参照混合模系数∥的定义，研究了ＬＤ尾纤输出的大功率多模激光耦合进双包层光纤的透镜耦合系统，并结合实验给出了设计实例，最后对影响耦合系统的各种因素作出了简要的分析。
关键词：耦合系统；类高斯光束；端面泵浦；光纤激光器中图分类号：ＴＢ０４３５文献标识码：Ａ文章编号：１００７—２２７６（２００６）增Ｃ—０２０３－０５Ｄｅｓｉｇｎｏｆｅｎｄｐｕｍｐｉｎｇｃｏｕｐｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆ．ｏｒｈｉｇｈｐｏｗｅｒｆｉｂｅｒｌａｓｅｒＺＨＡＮＧＪｕｎ，ＦＥＮＧＹｉｎｇ，ＷＥＩＬｉ—ａｎ，ＣＨＥＮＳｈｕａｎ＆ＬＩＮａｎ－１ｅｉ，ＣＡＯＹｕ（ＣｏｌｌｅｇｃｏｆＯｐｔｏｅｌｃｃｔｒｏｎｉｃｓｃｉｅｎｃｅ鲫ｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｔｉｏｎａＪｕｎｉＶｃｒｓ时ｏｆＤｅｆｅｎｃｅｌ．ｃｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈ柚ｇｓｈａ４１００７３，Ｃｈｉ眦）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｅｎｄｐｕｍｐｉｎｇｃｏｕｐｌｉｎｇｉｓｉｎｃｏｍｍｏｎｕｓｅｆｏｒｈｉｇｈｐｏｗｅｒｆｉｂｅｒｌａｓｅｒ．Ｓｔａｒｉｎｇ行ｏｍｔｈｅ爿ＢＣＤｌａｗｏｆＧａｕｓｓｉａｎｂｅａｍａｎｄｔｈｅｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｏｆｍｉｘｅｄｍｏｄｅｃｏｅ衔ｃｉｅｎｔ＾严ａｎｄｔａｋｉｎｇｎｏａｃｃｏｕｎｔｏｆｔｈｅｑｕａｄｒａｎｔａｌｄｅＶｉａｔｉｏｎ，ａｌｅｎｓｃｏｕｐｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｍｕｌｔｉｍｏｄｅｌａｓｅｒｏｕｔｐｕｔｆｒｏｍｈｉｇｈｐｏｗｅｒＬＤｃｏｕｐｌｉｎｇｉｎｔｏｄｏｕｂＩｅｃｌａｄｆｉｂｅｒｉｓｓｔｕｄｉｅｄ，ｔｈｅｎａｄｅｓｉｇｎｉｎｓｔａｎｃｅｂａｓｅｄｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｉｓｇｉＶｅｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｓｏｍｅｂｒｉｅｆａｎａｌｙｓｉｓｏｆｆ．ａｃｔｏｒｓａｆ－ｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｃｏｕｐｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｒｅｍａｄｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｏｕｐｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍ；Ｇａｕｓｓｉａｎ—Ｌｉｋｅｂｅ锄；Ｅｎｄｐｕｍｐｉｎｇ；Ｆｉｂｅｒｌ弱ｅｒＯ引言光纤激光器自其首次演示以来一直是最具活力的研究课题之一。
近年来，国际上发展的以双包层光纤为基础的包层泉浦技术，极大地提高了光纤激光器的输出功率…。
与气体或常规固体激光器相比，光纤激光器具有结构简单、体积小巧、散热效果好、转换效率高、输出激光光束质量好等优点。
随着其输出功率的提高，光纤激光器广泛地应用在光通信、印刷、材料加工、机械加工、激光治疗、汽车制造和军事等领域。
泵浦耦合技术作为高功率光纤激光器的核心技术之一，目的是要把几十瓦共至上千瓦的泵浦光功率耦合进直径只有数百微米的双包层光纤里，以获得高的泵浦入纤功率。
由于侧面泵浦和熔接耦合的技术尚不成熟，收稿日期：２００６．０６．２０作者简介：张俊（１９８２一），男，四川中江人，硕上研究牛，主要从事离功率光纤激光器方面的研究。
２０４红外与激光工程：激光技术与应用第３５卷端面泵浦耦合是实验室中最常见的耦合方式，也是最简单的方法，在实验开展初期非常有用。
文中住不考虑像差的情况下，根据多模激光的类高斯分布，研究了类高斯光束的透镜传输爿Ｂ∞定律，结合具体实验对光纤激光器端面泵浦透镜耦合系统进行了设计和分析。
１光纤激光器耦合系统原理所要搭建的实验耦合系统丰要是将ＬＤ尾纤输出的多模激光耦合进双包层光纤的内包层，最简单的方案是采用嗨透镜将泵浦激光耦合进双包层光纤，但是单个透镜将不可避免地产生像差，冈此很难将发散角较大的多模激光聚焦成很小的光斑。
所以采用两个平凸透镜组成聚焦耦合系统，以减小像差，缩小聚焦光斑。
卜—Ｌ—蚌卜—上——◆卜—＿图ｌ耦合系统原理图Ｆｉｇ．１Ｐ向ｃｉｐｌｅｍａｐｏｆｃ０Ｉｌｐｌｉｎｇｓｙｓｔ啪光纤激光器透镜耦合系统原理如图ｌ所示。
透镜Ｌ１、Ｌ２的焦距分别为Ｚ、＾，通光孔径分别为ｄ。
、ｄ：，Ｌｌ与Ｌ２之间的距离为上，类高斯光束经过耦合系统前后的半远场发散角分别为氏、氏，物方高斯光束腰斑与Ｌ１的距离为，，像方高斯光束腰斑与Ｌ２的距离为，’。
不考虑透镜厚度和像差，高斯光束的彳ＢＣＤ变换矩阵为【２】：Ｍ＝（ｇ当）＝（６｛）（一≥：］（６ｊ）（一≥：］（ｊ；）ｃｌ，一＝・一砉一，’‘≯Ｂ＝￡＋，・（・一鲁］＋，‘・（・一寺］一，・，＋・≯（２）Ｃ＝一西。
＝－一去一，‘矿式中：西：上＋上一上。
上述彳ＢＣｒＤ矩阵确定了基模高斯光束复参数ｇ的双透镜变换规律。
参考文献１３１报道，在相同情况下，基模高斯光束和高阶模高斯光束通过双透镜聚焦系统后的腰斑尺寸仅有几个微米的差别，与双包层光纤的内包层（数百微米）相比很小。
所以，针对ＬＤ尾纤输出为多模激光的特点，根据混合模系数砰的定义１４】，采用了一种简单有效的方法来设计耦合系统：以ＬＤ尾纤输出端面作为高斯光束腰斑位置，以基模高斯光束的传输变换规律米简化透镜耦合系统的设计。
设混合模类高斯光束腰斑位于ＬＤ尾纤输出端面，腰斑半径为ｍＭ（ｏ），混合模系数为Ｍ２，ＬＤ激光波长为Ａ，则基模高斯光束的腰斑及其复参数可以表示为１４】：邮）＝掣．ｇ（ｏ）＿，焉笋（３）由高斯光束复参数ｇ传输变换的舶仞定律可知，经过双透镜后高斯光束的复参数ｇ为：ｇ｜（ｏ）＝揣（４）增刊张俊等：高功率光纤激光器端面泵浦耦合系统设计２０５聚焦后的腰斑位置处有Ｒｅ｛１／ｇ’（。
）｝＝。
，（彤．（。
））２＝一％ｌｍ｛％．（。
）），由此可得基模高斯光束的腰斑位置和大小。
所以，混合模类高斯光束的腰斑位置和大小可表示为：㈣‘＝此将一州０）＿州０）＝州小‰）２＋（－一纥十，）２］－１２式中：ｚＭ＝７【缈己（哆乞：。
根据参考文献例定义，混合模类高斯光束光斑大小和发散角表示为：础）一啪）丽（７）气（ｚ一∞）２嘭功Ｍ（。
）（８）可见，混合模类高斯光束不同于基模高斯光束，必须用缈Ｍ（ｏ）和氏两个参数才能描述其传输变换规律。
参照公式（５卜（８）进行耦合系统的设计。
２实验耦合系统设计实验系统结构如图ｌ所示。
泵源为武汉凌云光电牛产的半导体激光器，尾纤芯径２００ｕｍ，数值孔径Ｏ．２２，中心波长９７５ｎｍ，最人输出功率２５Ｗ。
所以，设ＬＤ输出光束腰斑魄。
ｆ０１＿１００岬，半远场发散角氏（ｏ）＝ａｒｃｓｉｎｏ．２２。
由公式（８）可知，混合模系数∥为７１．５。
增益光纤采用烽火通信生产的Ｄ形掺镱双包层光纤，内包层尺寸４００ｐｍ×３５０“ｍ，数值孔径Ｏ．３７，掺镱纤芯直径３１．５岫。
２．１耦合系统设计思路双透镜耦合系统中，ＬＩ主要是配合聚焦透镜Ｌ２作为准直透镜。
要获得最好的聚焦效果，须得，＝／；‘２１。
首先分析∞’Ｍ（ｏ）的变化规律。
对公式（６）进行处理变换后得：瓦‘％（。
）＝（（≯．钿）２＋（形）２］－１２。
通过对公式（６）分析计算和软件作图（图２）可知：彳或，越大，六越小，则聚焦后腰斑国’Ｍ（ｏ）越小；耦合系统总体表现为聚焦作用，所以要求．ｆ＞疋；三对聚焦后的腰斑及发散角影响很小。
然后研究耦合系统心满足的条件。
为了满足实验要求，提高系统的耦合效率，舣透镜耦合系统应该满足下面两个条件：图２归一化腰斑的变化曲线Ｆｉｇ．２Ｃｈａｎｇｉｎｇｃｕｒｖｅｓｏｆｎｏ彻ａｌｉｚｅｄＧａｕｓｓｉａｎｗａｉｓｔ２０６红外与激光工程：激光技术与应用第３５卷（１）经耦合系统聚焦后，高斯光束腰斑缈。
Ｍ（ｏ）≤１１８¨ｍ，数值孔径瓯≤ａｒｃｓｉｎｏ．３７。
（２）透镜通光孔径应该与ＬＤ尾纤输出相匹配，并日．考虑衍射损耗。
采用类高斯光束的传输变换规律设计，使Ｌ。
与ＬＤ尾纤数值孔径匹配，而且在激光光学系统中，当通光孔径为激光光斑的１．５倍时，系统可忽略衍射损耗。
所以，在Ｌｌ、Ｌ２处光斑人小应该满足：删砜（０）丽ｓ％（９）‰（ｏ）＝缈Ｍ（ｏ）／．（：Ｍｚ＋（，一∥）一％≤％”，＋踹式中：‰。
（ｏ）、，Ｍ。
分别为高斯光束经过Ｌｌ后的腰斑及腰斑位置。
（１０）２．２设计实例根据上述耦合系统设计原则，并结合实验室具体情况，选取的透镜参数如下：ｆ＝３８．１ｍｍ，厶＝２５ｍｍ，名＝２５．４ｍｍ，吃＝２０ｍｍ，上＝４０ｍｍ。
通过乇ｆ．算得：‰（，）＝８．４５１７ｍｍ，功Ｍ１（ｏ）＝８。
４５４５ｍｍ，ｋｌ＝３８．１ｍｍ，国０（ｏ）＝６５．６岬，乇＝２５ｍｍ，ｓｉｎ《氏）＝ｏ．３３。
可知，设计结果满足实验要求，并且２×１．５׉（，）＝２５．３５５ｌｍｍ冬ｄｌ，２×１．５×∞Ｍｌ（ｏ）＝２５．３６３５ｍｍ（略大于ｄ２），即通光孔径基本满足条件（２），可以较好地消除衍射损耗。
经过实验测量，缈Ｍ。
（ｏ）＝７．１ｍｍ，乇约为２８ｍｍ。
可见，上述理论设计与实验结果能够较好地吻合，证明了采用混合模类高斯光束近似的合理性与耦合系统设计方案的可行性。
３耦合系统分析从设计实例可知，耦合系统设计方案基本满足实验要求，经过Ｌ，准直后的光束近似为平行光束，有利于Ｌ２的聚焦；但高斯光束聚焦后的腰斑远小于增益光纤内包层尺寸，会导致光纤端面功率密度过高，存在严重的热效应，所以应该选取较小的一，适当增大聚焦后的腰斑尺寸；另外，透镜Ｌ：的通光孔径仍较小，可选取相对孔径州厂较大的透镜。
￡对设计结果影响较小，但高斯光束是发散的，其传播距离越长，光斑就越大，所以更大的三就要求￡２有更大的通光孔径，所以应尽量减小上，以便选取相对孔径较小的透镜，有利于透镜的加工；而且在耦合系统中，传输的高斯光束光斑要求尽可能小，因为光斑越大，越偏离光束及系统的轴线，降低耦合效率，所以应尽量减小正、厶，这样还可以使得系统结构尺寸减小；如果考虑到像差，实际聚焦光斑尺寸要大于缈’。
（ｏ），增益光纤端面的位置应在‘．附近调整。
在实验中，端面耦合系统还存在许多实际的限制，如透镜的相对孔径不能太大，应综合考虑后选取合适尺寸的ｄ与焦距厂，透镜必须满足其加工要求；体式光学器件较多，难以实现紧凑的激光光路；需要一系列精密的光学调节架，结构复杂；激光光路调试精度要求高等。
高斯光束传输规律决定了小的腰斑必然伴随大的发散角。
冈此，设计时不能单独以最小光斑半径或最小发散角为目标，需要综合考虑二者对耦合效率的影响，同时应考虑到实验中实际存在的问题，设计出高耦合效率、实用的耦合系统。
４结束语双包层光纤激光器的研究正在向高功率、高集成化、高稳定发展，如何高效地将大功率多模激光耦合进增刊张俊等：高功率光纤激光器端面泵浦耦合系统设计光纤是研究的关键技术之一。
