摘要: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 10 kW 激光照射 30 mins 下,合束器内部透镜的最高温度为 381. 11 K,远低于熔融石英 1 900 K 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. 02 MPa,小于熔融石英 4. 5 GPa 的屈服应力。 此 外实验测得合束器输出总功率可达 10. 43 kW。 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。