開題報(bào)告-王荷葉

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1、脈沖光纖激光器光功率計(jì)的設(shè)計(jì)與研宄幵題報(bào)告班級(jí)(學(xué)號(hào))：測(cè)控0801(2008010662)姓名：王荷葉指導(dǎo)教師：祝連慶教授一、綜述(本課題研究的意義、研究的現(xiàn)狀、發(fā)展以及現(xiàn)階段成果)關(guān)于脈沖光纖激光器光功率計(jì)的設(shè)計(jì)與研究，脈沖光纖激光器的的研宄有著十分深遠(yuǎn)的意義，隨著光通信網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的飛速發(fā)展，光纖激光器技術(shù)正在不斷向廣度和深度方而推進(jìn)。將為光纖激光器的設(shè)計(jì)提供新的對(duì)策和思路。盡管目前多數(shù)類型的器件仍處子實(shí)驗(yàn)室研制階段，但已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中充分顯示其優(yōu)越性。目前光纖激光器的開發(fā)研制正向多功能化、實(shí)用化方向邁進(jìn)，可以預(yù)見，光纖激光器

2、將必將在未來(lái)光通信、軍事、工業(yè)加工、醫(yī)療、光信息處理、全色顯示和印刷等頌域屮發(fā)揮重要的作用。脈沖光纖激光器在最近兒年成為研宄和關(guān)注的熱點(diǎn)，但光纖激光器并非新生事物，就在激光器誕生后的第二年即1961年，美國(guó)光學(xué)公司(AmericanOpticalCorporation)的E.Snitzer采用燈泵浦0.012英、j?(約304uni)和32um兩種直徑的光纖(纖芯材料是摻Nd3+鋇冕玻璃(bariumcrownglass)，包層是蘇打-石灰-硅酸鹽材料)，觀察到了巾心波長(zhǎng)為1.06Min的受激輻射現(xiàn)象，這是國(guó)際上最早報(bào)道的光纖激光器。1

3、964年C.J.Koester和E.Snitzer又發(fā)表了多組份玻璃光纖中的光放大結(jié)果。不久以后，光纖激光器被用于光學(xué)信息處理方而的工作，但巾于當(dāng)時(shí)條件的限制，此后光纖激光器的發(fā)展基本停滯不前。進(jìn)入21世紀(jì)后，高功率雙包層光纖激光器的發(fā)展突飛猛進(jìn)，S高輸出功率記錄在短時(shí)間閃接連被打破，前單纖輸出功率(連續(xù))已達(dá)到2000W以上。TPG(photonics)公司憑借在2000年獲得的1億美元的風(fēng)險(xiǎn)投資異軍突起，展示了各式光纖激光器和放大器：S、C、L波段的各種光纖放大器、高功率的EDFA、拉曼光纖激光器和雙波長(zhǎng)拉曼光纖激光器。它推出一系列

4、的摻Y(jié)b高功率光纖激光器，現(xiàn)在輸出功率有直到50kW的產(chǎn)品可供選擇。德國(guó)的IPHT也有極高的研發(fā)和制造水平，它們也加入到新產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中來(lái)?，F(xiàn)在已經(jīng)有多臺(tái)千瓦級(jí)光纖激光器在美國(guó)、歐洲、亞洲投入到工業(yè)加工或科學(xué)研究屮。國(guó)內(nèi)從20世紀(jì)80年代開始這個(gè)領(lǐng)域的研宂工作，如上海光機(jī)所、清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、天津大學(xué)以及郵電部和電子部所屬的一些研宂單位，在光纖激光器、放大器和相關(guān)器件的研究屮都取得了一定的進(jìn)展。國(guó)內(nèi)摻Y(jié)b3+雙包層光纖激光器的研究起步較晚。南開大學(xué)開展摻鐿雙包層光纖激光器的研究工作，并取得了一系列的科研成果，特

5、別是在雙包層光纖光柵方面収得了開創(chuàng)性成果。上海光學(xué)精密機(jī)械研究所則在光纖激光器研制方面開展了許多重要的工作，經(jīng)過(guò)對(duì)抽運(yùn)光的整形，大大提高了耦合效率，報(bào)道的百瓦量級(jí)的摻鐿雙包層光纖激光器，實(shí)現(xiàn)了高達(dá)70%的光轉(zhuǎn)換效率。2005年，烽火通信科技股份有限公司與上海光機(jī)所樓棋洪研究員等合作，成功研制出功率H達(dá)440W的摻鐿雙包層光纖激光器，其屮雙包層摻鐿光纖由烽火公司拉制。最近，他們采用烽火公司的大模場(chǎng)面積雙包層光纖，又將功率值提升到714W。屮國(guó)兵器裝備研宄院報(bào)道單纖功率突破lkW。但總的來(lái)說(shuō)，國(guó)A研究滯后國(guó)外兒年時(shí)間，關(guān)鍵性制約因素是缺乏自

6、主研制光纖制作設(shè)備和開發(fā)高功率泵浦半導(dǎo)體激光器的能力。二、研究?jī)?nèi)容(研究方向，研究?jī)?nèi)容、系統(tǒng)功能)該課題主要是根據(jù)光纖激光器的功能特點(diǎn)，研究方向是設(shè)計(jì)一個(gè)可以通過(guò)信號(hào)發(fā)生器將激光功率的模擬信號(hào)顯示在數(shù)碼管上的設(shè)備。首先要實(shí)現(xiàn)這樣的一個(gè)設(shè)計(jì)構(gòu)思，初步需要以卜兒個(gè)部分內(nèi)容進(jìn)行研宂：(1)對(duì)模擬信號(hào)的放大，以及峰值保持。(2)通過(guò)AD轉(zhuǎn)換將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換力數(shù)字信號(hào)。(3)通過(guò)單片機(jī)將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析處理。(4)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為功率敁示在數(shù)碼管上。(5)設(shè)賈報(bào)警裝賈。對(duì)于該系統(tǒng)的功能是最終實(shí)現(xiàn)光功率的顯示，通過(guò)具體的細(xì)化分析研究之后，就可以進(jìn)行整

7、個(gè)系統(tǒng)的初步構(gòu)架了。原理圖設(shè)計(jì)完之后，經(jīng)過(guò)分析論證，MATLAB軟件仿真，經(jīng)過(guò)反復(fù)檢測(cè)沒(méi)荷問(wèn)題，方可進(jìn)行電路板的制作，最后就是對(duì)元器件的排版焊接和電路板的調(diào)試。上述的基本操作過(guò)程就是脈沖光纖激光器光功率計(jì)的設(shè)計(jì)與研宄的初步方向內(nèi)容以及要實(shí)現(xiàn)的功能。三、研宄方法及實(shí)現(xiàn)方案(包括實(shí)施的初步方案、重點(diǎn)、難點(diǎn)及環(huán)境)(1)分析整個(gè)電路的構(gòu)成，將電路的設(shè)計(jì)分為兒個(gè)大的部分，有條理有順序的進(jìn)行完成各部分的設(shè)計(jì)要求；(2)通過(guò)仿真軟件將電路設(shè)計(jì)的所需的元器件連接進(jìn)行軟件仿真；(3)在完成軟件仿真后，川ptotel制作電路板對(duì)元器件的排版焊接和電路板的

8、調(diào)試。研宄條件和實(shí)驗(yàn)條件：(1)計(jì)算機(jī)一臺(tái)；(2)示波器、直流穩(wěn)壓電源、萬(wàn)用表、信號(hào)發(fā)生器各一臺(tái)；(3)電路板、電烙鐵一把、焊錫絲若干、不同阻值電阻電界若干。(4)0pa234ne5532c51單片機(jī)adc