一体式高功率光纤泵浦耦合器及其制作技术

一种自行研发的的高功率光纤泵浦耦合器,采用一种光纤点熔技术制作,耦合区完全熔融为一体,该耦合器预定用于高功率光纤激光器和光纤放大器,泵浦耦合效率大于95%,插入损耗小于0.28dB,功率耐受能力不小于16.6W,结构稳定,可靠性高。     

双包层光纤激光器的熔接型侧面耦合器

为了解决采用折射率匹配介质的光纤角度磨抛侧面耦合器中由于折射率匹配介质不能承受高功率密度的抽运光而分解,导致高功率抽运下侧面耦合器失效的问题,提出了采用CO2激光器制作熔接型侧面耦合器的新方法,并进行了实验验证,介绍了其实验装置和制作过程.由于熔接型侧面耦合器无需折射率匹配介质,因此能够承受很高的抽运光功率密度.在将该熔接型侧面耦合器用于高功率半导体激光器耦合实验中,获得的耦合功率达到7.2W,耦合效率优于70.5%.研究结果表明,所研制的熔接型侧面耦合器在侧面抽运的高功率双包层光纤激光器中具有很好的实用前景.     

侧面分布式泵浦双包层脉冲光纤放大器

采用自行研制的光纤侧面耦合器,设计和研制了侧面分布式泵浦、两级全光纤连接的掺镱双包层脉冲光纤放大器,实现了输出波长为1064nm、平均输出功率达到2.12W、脉冲宽度20ns、重复频率50kHz的高功率、高重复频率全光纤结构脉冲光纤放大器.光纤侧面耦合器对泵浦光耦合效率最高达到69%,对反向信号光的隔离度最低为17dB,有效避免了高功率脉冲回波对泵浦光源的损害,使用更高泵浦耦合效率的侧面耦合器,可进一步提高放大器输出功率.     

高功率微波宽带波导定向耦合器设计

为满足高功率微波测量需求,设计一种X波段宽带的波导定向耦合器。为达到宽带设计要求,该耦合器采用多孔耦合结构,利用切比雪夫分布函数得到每组耦合系数,同时修正耦合臂引入的截止衰减影响,根据耦合理论得到每组小孔的初始尺寸,最后基于软件优化后得到满足预期设计要求的宽带耦合器。根据仿真结果,该耦合器在8.2~12.4 GHz频带范围内的耦合度为40 dB,带内波动小于1 dB,方向性优于30 dB,连续波功率容量达到0.84 MW;实测耦合度为38~ 39 dB,端口反射小于-20 dB,可满足MW级高功率微波脉冲测量系统的应用需求。     

反向光纤耦合器反向隔离特性研究

高功率窄线宽光纤激光器具有线宽非常窄,相干长度非常长等独特激光特性,目前广泛应用于材料加工,生物医疗等各个领域。反向光纤耦合器是高功率窄线宽光纤激光器核心光纤器件,反向光纤耦合器普遍采用端面泵浦耦合技术制备,其在高功率窄线宽光纤激光器实际应用过程中,对反向光纤耦合器反向隔离度特性的研究可以提高对泵浦光源的保护作用。主要阐述了反向光纤耦合器反向隔离度基本原理。通过信号激光光源分别与(2+1)*1和(18+1)*1反向光纤耦合器研制相结合,分析对比反向光纤耦合器腰束横截面信号光纤直径,腰束横截面光纤束结构排列等物理因素对反向光纤耦合器反向隔离度的影响。     

新型圆形槽波导定向耦合器

圆形槽波导是一种新型的高功率毫米波、亚毫米波传输线.为了实现圆形槽波导之间的耦合,本文根据双槽波导的耦合机理,设计出了新型圆形槽波导走向耦合器,并计算了3dB圆形槽波导定向耦合器的频率特性.     

高功率侧面抽运耦合器及其应用研究

抽运耦合器是高功率光纤激光器的关键无源光器件,可以将多路抽运光高效率地耦合进双包层光纤中,从而为光纤激光器提供所需的抽运功率,所以抽运耦合器是研制高功率光纤激光器首先要解决的问题。采用氢氧焰熔接方法,研制了一种高功率侧面抽运耦合器,在最大抽运功率为100 W时,耦合效率94%,信号光插入损耗0.15 d B,附加损耗0.2 d B,主光纤分光比99%,方向性22.5 d B。利用该耦合器搭建了百瓦级光纤激光器,当总抽运功率为185 W时,在1080 nm处获得的激光输出为103 W,光-光转换效率为56%。该高功率侧面抽运耦合器可用于输出功率为百瓦级和千瓦级的高功率光纤激光器。     

高功率非对称泵浦耦合器理论研究

高功率非对称泵浦耦合器是高功率连续光纤激光器的关键无源光器件,它可以将多路泵浦光高效率地耦合进主光纤中,从而为光纤激光器提供所需的泵浦光功率,但已有双波导耦合理论并不能直接应用于该型耦合器的研究。为解决这一问题,在双波导定向耦合器的不完全耦合理论基础上,针对高功率泵浦耦合器非对称的特点,将其耦合系数和光功率方程组做了进一步推导,并进行了数值仿真,研究结果表明:两光纤中的光功率按照一定周期变化,当泵浦光纤的锥角在1~1.5之间时,可以获得97%以上的最佳耦合效率,且与其对应耦合长度的局部变化对耦合效率的影响较小。该研究结果对高功率非对称泵浦耦合器的设计及制作均具有指导意义。     

高功率三阶3dB介质定向耦合器的分析与设计

根据定向耦合器的工作原理及要求,利用HFSS软件分析并设计了一款以空气为介质的三阶3 dB定向耦合器.并在此基础上,使用具有高电压击穿特性的三氧化二铝陶瓷片作为耦合介质,分析并设计了一款高功率三阶3 dB介质定向耦合器.此介质耦合器在保证足够带宽的前提下,能够提高耦合器的耐压性能,实现了定向耦合器的高功率耦合,从而可以...     

光纤耦合器回波损耗研究与测试分析

应用高功率半导体激光器分别与7×1和(6+1)×1光纤耦合器相结合,通过全光纤式光束合成技术,测试了高功率光纤耦合器回光功率.分析比较两种高功率激光传输型光纤耦合器的激光回光功率在输入光纤端面直径、输出光纤末端纵向角度和光纤耦合器腰束纤芯结构等物理因素对回波损耗的影响.     

一种超宽带宽边耦合微带定向耦合器

提出了一种新颖的超宽带宽边耦合微带定向耦合器,相比窄边耦合结构,宽边耦合增加了耦合面积,可实现宽频的3 dB紧耦合.同时,为进一步拓展耦合器工作带宽,该文采用渐变耦合结构替代传统的矩形耦合结构.通过HFSS仿真验证,此定向耦合器在2～6 GHz频带内插入损耗小于0.9dB,输入端口回波损耗大于20 dB,端口隔离度大于21 dB.     

小型化高方向性的微带双定向耦合器设计

为解决弱耦合时微带平行耦合线定向耦合器方向性低的问题,提出了适用于大功率场合的小型化高方向性微带双定向耦合器。基于传统四分之一波长平行耦合三线微带双定向耦合器结构,采用扇形微带电容加载可明显减小耦合器尺寸并增大隔离度,通过耦合边缘引入锯齿结构进一步提高了方向性。负载电阻采用扇形微带短截线接地设计,避免电气化过孔,使得加工更加简单。设计了一个中心频率为915 MHz、耦合度为20 dB 的微带双定向耦合器,利用HFSS 仿真软件对耦合器结构进行优化设计,并做了实物加工和测试。实测结果表明,在中心频率处耦合度为20.2 dB,方向性达到32.1 dB;在0.74~1.35 GHz 频带内,输入匹配良好,耦合度波动小于0.5 dB,方向性高于20 dB。     

改善光源性能的直线加速器耦合结构的电磁和热分析

高亮度同步辐射光源和自由电子激光对直线加速器耦合结构的性能提出了更高的要求.通常的单边耦合器由于耦合腔结构的不对称导致腔内电磁场的不对称,较大地影响了束流的品质.提出了一种新的加载圆柱介质棒的单边耦合器,结构简单、易于加工.模拟结果表明:新型耦合器中电场的二极、四极分量的场振幅梯度分别为-0.0794％、-0.0666％,而传统单边耦合器二极、四极场振幅梯度分别为5.02％、2.99％,有效地减弱了场振幅的不对称性.对耦合器温度场分布、热变形、热应力进行了分析计算,结果表明新型耦合器与通常的单边耦合器热性能差别不大,有望用于提高光源性能.     

一种宽带3dB耦合器的设计与分析

为满足实际工程应用中对宽频器件的迫切需求,采用1/4阶梯阻抗滤波器原理和多节耦合理论对3 dB耦合器进行理论分析,介绍了一种宽带3 dB耦合器的设计,具体说明了该耦合器的结构实现形式和制作工艺,并利用相应的设计原理计算得出其理论尺寸。结合该耦合器的具体物理层实现形式,采用HFSS仿真软件对其建模仿真,按照仿真得到的尺寸进行实物加工,可获得0.8～2.5 GHz工作带宽内驻波比小于1.16、耦合度优于3.25 dB的实测结果,能较好地满足实际工程的需要。     

多孔耦合型太赫兹波导定向耦合器的设计

设计了一种结构紧凑、工作频带较宽、耦合平稳、高方向性的十字形多孔耦合的太赫兹波导定向耦合器。基于多孔耦合原理,利用HFSS软件对太赫兹波导定向耦合器进行了模型仿真和结构优化。仿真结果表明:在325~475 GHz带宽范围内,该多孔耦合太赫兹波导定向耦合器耦合度达到7.50.8 dB,隔离度达到30 dB,即方向性优于20 dB,各端口回波损耗小于-20 dB。通过对该波导定向耦合器进行高温高压模拟仿真,确定了使用负性光刻胶SU-8作为结构材料的可行性,提出应用MEMS工艺在硅衬底上进行加工,将牺牲层工艺应用到波导腔结构的制作中。利用光刻在直通波导和耦合波导公共宽壁上形成的十字形等间距排列耦合孔结构,可以实现较宽的带宽和良好的耦合平坦度。该方法提高了耦合孔尺寸和位置的精度,减小了反射损耗,为太赫兹波导结构的加工提供了新思路。     

一种基于微带均衡器结构的定向耦合器的研究

提出了一种新颖的基于微带均衡器结构的宽频带高定向性微带线定向耦合器,并对该结构进行了理论分析、设计、制作和测量。该结构的新颖之处是通过对耦合度随频率的变化曲线进行均衡得到宽频带特性。该结构采用三电容补偿的微带线定向耦合器结构,并通过在耦合端集成微带均衡器结构实现。测量结果显示,该结构在2.5～3.5GHz工作频带内的耦合度随频率的变化范围约为1dB,隔离度低于-34dB,较之传统结构的微带线定向耦合器均有大幅的提高。测量结果很好地验证了设计方法的正确性。     

GH-039带有过电流保护功能的高速大容量IGBT厚膜驱动器集成电路

介绍了带有过电流保护功能的高速大容量IGBT厚膜驱动器GH－039,分析了它的引脚排列和各引脚的名称,功能和用法,给出了它们的主要设计特点和参数限制,剖析了其的内部结构和工作原理,进而探讨了其应用技术。它单电源工作,内置高速光电耦合器实现输入、输出隔离;它高密度集成,具有对被驱动IGBT进行过电流或短路保护的功能,可用来直接驱动300A、600V的功率IGBT模块。     

L波段小体积微带监测耦合器设计研究

提出了一种用于1/8监测网络的微带线定向耦合器,该微带线定向耦合器结构在传统的微带线定向耦合器两端加入补偿电容,具有高定向性,给出了物理模型,对该结构进行了理论分析,并设计制作和测量了该种耦合器。测量结果表明,该定向耦合器的耦合度为26dB,工作频带为1.2～1.4GHz,隔离度超过-53dB,性能指标明显优于传统结构的微带线定向耦合器。同时减小了微带线定向耦合器的尺寸。     

传感用高功率高稳定性掺铒光纤超荧光光源

文章通过优化掺铒光纤的各种参量，用两个980nm激光二极管做抽运源，用一个3dB耦合器制作成光环形镜，采用双级双程前向泵浦结构，实现了功率最高达52．8mw（17．15dB）的稳定的高功率宽带超荧光光源。在未加任何滤波器的情况下，其3dB带宽可迭40nm。该光源已成功用于油气管线检测工程实践中。     

Silicon Micromachined W-Band Hybrid Coupler and Power Divider Using DRIE Technique

In this letter, a silicon micromachined W-band hybrid coupler and a power divider using deep-reactive ion etching (DRIE) technique are presented. They are designed in the H-plane of rectangular waveguide to utilize DRIE technique. The hybrid coupler adopts a ridged waveguide 90deg phase shifter and a joint waveguide. The power divider utilizes a T-shape configuration. The simulated and measured response of each circuit are presented in this letter where good agreement between them is achieved. Then, the measured combining efficiency is reported by cascading the power divider and the hybrid coupler.