- 文献综述：
1、研究背景与意义
高功率光纤激光器在工业加工、材料处理等领域有着诸多应用，得到国内外研究机构的广泛关注。随着光纤激光器输出功率的不断提高，高功率光纤激光光闸成为了高功率光纤激光器输出系统的重要器件，它通过分时或分能量的方式使光纤激光器输出的一路光变为多路光输出，从而满足制造装备对激光能量复用的要求，即一机多用。这种方式使多台终端设备共用同一台光源，提高了光源的利用效率，单位时间内的生产力得到提升。高功率光纤激光光闸的应用，为智能化的工业制造提供了新的解决方案。高功率光纤激光光闸的实现方式为：激光由传能光纤中传出，经过空间传输、整型、聚焦后，耦合进不同的输出光纤中，从而实现多路激光的输出。对于高功率光纤激光光闸来讲，若在传输过程中出现了较高的功率损耗，不仅会降低输出效率，还会因为损失的能量在器件中不能及时散发出去，出现器件损毁的情况。因此，如何实现高功率光纤激光光闸与光纤的高效率耦合是光闸研发中的一项关键技术。而目前针对于高功率光纤光闸耦合效率的研究只有国外的两家公司对外公布了其早期研究的一些资料，且其公布的资料中没有涉及其关键技术。国内高功率光纤光闸方面的研究基本处于空白状态。根据目前国内外的研究情况，通过调查研究我们得知耦合效率对光学系统与光纤的径向偏移和轴向的离焦这两个因素比较敏感，相比而言，端面的倾斜量对耦合效率的影响可以忽略。所以本课题力求通过理论分析建立起光纤端面散射光场与光闸对准误差之间的数学模型，通过搭建实验系统对该模型进行检验和修正。为高效率光闸空间-光纤耦合系统的设计和对准误差的校正提供理论指导。从而掌握光纤激光光闸耦合效率这一关键技术，突破国外的技术壁垒，为工业用万瓦级光闸的研制奠定基础。
2、国内外发展状况
（1）高功率光闸发展现状
高功率激光光闸通过分时或分能量的方式使光纤激光器输出的一路光变为多路光输出，从而满足制造装备对激光能量复用的要求，即一机多用。这种方式使多台终端设备共用同一台光源，提高了光源的利用效率，单位时间内的生产力得到提升。高功率光纤激光光闸的应用，为智能化的工业制造提供了新的解决方案。目前国际上研制高功率光纤激光光闸的单位主要是瑞典的OPTOSKAND公司和美国的IPG公司。其中OPTOSKAND公司研制实现了分时型和分能型两种光纤激光光闸，能同时实现4路激光输出，最大承受功率达8kW，并且满足不同光纤激光器输出端的制式要求。美国IPG公司在高功率光纤激光光闸研究方面处于最高水平，最大承受功率达30kW，能同时实现6路激光输出，但其研制的产品不作为单独部件对外销售，若要使用该光闸必须购买其光纤激光器产品，因此无法作为国产光纤激光器的关键部件使用，即变相的实现了封锁。国内在高功率光纤激光光闸的研究方面基本处于空白，主要依赖进口。
高功率光纤激光光闸的实现方式为：激光由传能光纤中传出，经过空间传输、整型、聚焦后，耦合进不同的输出光纤中，从而实现多路激光的输出。基本工作原理如下图：
Optoskand公司光闸设计原理图[1]
对于高功率光纤激光光闸来讲，若在传输过程中出现了较高的功率损耗，不仅会降低输出效率，还会因为损失的能量在器件中不能及时散发出去，出现器件损毁的情况。因此，如何实现高功率光纤激光光闸的高效率耦合是光闸研发中的一项关键技术。这也正是本课题所要研究的关键内容。
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