连续NdYAG激光光纤耦合效率的实验Ξ-光学精密工程.PDFVIP

第5卷　第2期 光学　精密工程 . 5, . 2 V o l N o 1997年4月 O P T IC S AN D PR EC IS ION EN G IN EER IN G A p r il, 1997 连续 : 激光光纤耦合效率的实验 Nd Y A G 李玉斌 ( 中国科学院长春光学精密机械研究所, 长春130022) 　　摘要　对0 6 mm 芯径3 m 长光纤输出100 W 连续N d: YA G 激光的光纤耦合效率 进行了实验分析。围绕光纤耦合效率相关的量: 激光模式、发散角、数值孔径、焦斑直径、 精密光纤耦合器等问题进行了讨论; 并给出实验结果: 3 m 长光纤输出0～ 100 W 激光 耦合效率典型值≥87% , 最佳值为90% 。 关键词:N d: YA G 激光; 光纤; 耦合效率 1　引　　言 　　纤维光学的出现, 使光线可弯曲绕道而行。使光学仪器小型化、现代化。光导纤维作为光通 信的传输媒介实现了宽频带、大容量。随着科学技术的发展, 光导纤维也进入到医学领域, 它与 激光治疗紧密地联系在一起。可以制成外科手术用的光刀, 甚至可以柔软的进入膀胱、直肠、食 道、支气管、胃、鼻咽腔、腹腔、心腔血管、肾脏、胆道等等。实现了很多病种的免开腔手术。 目前, 光导纤维的种类很多, 根据用途划分, 用于直观诊断、检查、拍摄、记录的光纤属低能 量的光纤; 用于传输中高功率激光的, 属高能量的光纤。我们所讨论的正是这种高能量的光纤。 主要用来作光刀的百瓦级光纤。 国内不少单位制造的光学纤维, 在可见、红外区域每米长度上透光率达80% 以上。由于耦 合技术方面原因甚至达不到这个数值。分析提高光纤耦合效率, 可大大缩小仪器光机电体积和 重量, 可提高仪器精度、稳定性、可靠性、工作寿命和工作效率等。正因为如此, 我们对百瓦级激 光功率的光纤耦合效率展开了一系列分析实验。 2　光路设计结构与原理 　　光路结构如图1所示,N d: YA G 激光器发出的激光经过中间过程由3 m 长光纤输出 收稿 日期: 1996年12月18 日 八五攻关课题 2期 李玉斌　: 　　　连续 : 激光光纤耦合效率的实验　　　　　　　　　　　　　 N d YA G 59 F ig. 1　T h e exp er im en t sy stem o f 3 m op t ica l fib er　　 0～ 100 连续激光。首先用几瓦的 激光与 - 激光通过 、 、 、 调成同心共 W YA G H e N e P 1 P 2 M 3 L 1 轴的平行光路。 可前后串动和左右偏转, 可将光到达 斜面处任意一点。 或将光上下左右 P 1 P 2 P 2 偏转, 这样可将 激光在 斜面处任意一点平行送出。调整 、 使 光光心在 YA G P 2 M 3 L 1 H e N e L 1 上与 光光心重合。通过调