仪器仪表学报

作者：田 晓，李 奔，白 杨，康宇栋，胡子豪

单位：田 晓,1. 西安航空学院理学院，2. 西北大学光子学与光子技术研究所,,李 奔,2. 西北大学光子学与光子技术研究所,,白 杨,2. 西北大学光子学与光子技术研究所,,康宇栋,1. 西安航空学院理学院,,胡子豪,1. 西安航空学院理学院,

关键词：高功率激光;激光合束器;多激光束体热源;有限元分析;热力学特性

基金：陕西省教育厅服务地方专项计划项目（19JC040）、陕西省省重点研发计划项目（2020GY?118）、国家重点研发计划项目（2017YFB0405102）资助

为降低高功率激光在单根光纤中的传输风险,提出基于多光纤传输的激光非相干空间合束19×1圆斑合束器。基于“内外同心圆+中心”同轴排列方式,采用光线追迹法进行合束器的光学设计,同时为实现合束器长期运行可靠性评估,基于多激光束同步照射光学元件的体吸收模型,采用有限元方法对合束器内部透镜的温度、热畸变和热应力等进行研究。结果表明,在10kW激光照射30mins下,合束器内部透镜的最高温度为381.11K,远低于熔融石英1900K的软化点温度,热畸变相关的最大光圈数为0.07,远小于1个光圈数的透镜加工公差,热应力最大值为14.02MPa,小于熔融石英4.5GPa的屈服应力。此外实验测得合束器输出总功率可达10.43kW。本研究对评价其他高功率激光系统的长期运行可靠性提供了有效的方法参考。

来源：2022年第9期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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