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火工品

２００６年０４月ＩＮＩＴＩＡＴＯＲＳ＆ＰＹＲＯＴＥＣＨＮＩＣＳ２００６年第２期

文章编号：１００３．１４８０（２００６）０２．００３８．０３

大功率激光两分束无源耦合器的优化设计

曹椿强，鲁建存，刘举鹏，刘彦义，贺爱锋

（中国兵器Ｔ业第２１３研究所，应用物理化学国家级重点实验室，陕西西安，７１００６１）

摘要：介绍了大功率激光两分束无源耦合器的优化设计原理及方法，采用芯径１０５／１２５阶跃多模纯石英光纤，

设计、试制成大功率激光两分束无源耦合器。用小型化固体激光器和ＬＰＥ－１Ｂ激光能量砌率计，测定了两分束器的激

光能量耦合、传输参数，结果表明总耦合率达到８１．２７％。

关键词：无源耦合器；两分束；大功率；激光能量；耦合效率

中图分类号：ＴＪ４５０．６文献标识码：Ａ

ＯｐｔｉｍｕｍＤｅｓｉｇｎｏｆＰａｓｓｉｖｅＣｏｕｐｌｅｒｗｉｔｈＴｗｏ－ｗａｙＳｐｌｉｔｔｅｒｆｏｒＨｉｇｈ—ｐｏｗｅｒＬａｓｅｒ

ＣＡＯＣｈｕｎ－ｑｉａｎｇ，ＬＵＪｉａｎ・ｃｕｎ，ＬＩＵＪｕ・ｐｅｎｇ，ＬＩＵＹａｎ－ｙｉ，ＨＥＡｉ－ｆｅｎｇ

（Ｔｈｅ２１３ｔｈＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｉｎａＯｒｄｎａｎｃｅＩｎｄｕｓｔｒｙ，Ｘｉ’ｎａ，７１００６１）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｄｅｓｉｇｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｎａｄｍｅｔｈｏｄｏｆｐａｓｓｉｖｅｃｏｕｐｌｅｒｗｉｔｈｔｗｏ－ｗａｙｓｐｌｉｔｔｅｒｆｏｒｈｉ曲－ｐｏｗｅｒｌａｓｅｒｗｅｒｅ

ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｕｓｉｎｇ１０５／１２５，ｓｔｅｐｐｅｄｉｎｄｅｘ，ｍｕｌｔｉ－ｍｏｄｅｐｕｒｅｑｕａｒｔｚｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｓ，ｈｔｅｐａｓｓｉｖｅｏｃｕｐｌｅｗｉｈｔｗｔｏ－ｗａｙｓｐｌｉｔｔｅｒｗａｓ

ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｂｙｓｍａｌｌ－ｓｉｚｅｄｓｏｌｉｄｌａｓｅｒｎａｄＬＰＥ－１Ｂｌａｓｅｒｅｎｅｒｇｙ／ｐｏｗｅｒｍｅｔｅｒ，ｅｔｃ．，ｈｔｅｌａｓｅｒｎｅｅｒｇｙｏｃｕｐｌｎｉｇｎａｄｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ

ｐａｒａｍｅｔｅｒｏｆｅｎｅｒｇｙｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｅｄｈｔａｔｔｈｅｔｏｔａｌｃｏｕｐｌｎｉｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｃａｒｌｒｅａｃｈｕｐｔｏ８１．２７％

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐａｓｓｉｖｅｃｏｕｐｌｅｒ；Ｔｗｏ－ｗａｙｐｓｌｉｔｔｅｒ；Ｈｉｇｈ－ｐｏｗｅｒ；Ｌａｓｅｒｅｎｅｒｙｇ；Ｃｏｕｐｌｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ

在激光起爆与点火系统中，为了起爆某些钝感起束比基本均匀。

爆器或获得较短的作用时间，常采用功率较大的固体

激光器作能源。为了实现双路起爆或保证冗余可靠两分束器的优化设计原理１

度，在Ｙ￣＿ｆｌｚ会用到两分束无源耦合器（简称两分束

器）。由于激光功率较高，采用芯径１００／１４０掺锗掺锗渐变光纤的纤芯中含有ＧｅＯ，用一定波长的

渐变多模光纤制作的两分束器，在连续工作十几次后强光照射时，由于纤芯内的ＧｅＯ错误吸收紫外光，造

出现内部损坏的现象，能量传输效率降低。通过分析，成色心，从而改变了光纤的吸收光谱，造成光纤折射

对激光能量分配、传输光缆网络进行了优化设计。采率的变化。对于渐变折射率光纤，越往纤芯轴线处，

用相同规格的１０５／１２５、ＮＡ０．２２阶跃折射纯石英多锗含量越高，由此来达到折