文 献 综 述
摘要：在制作高功率光纤激光器时，光纤熔接往往不可避免地会出现损耗现象。所以，研究不同模场直径光纤的熔接损耗问题尤为重要。为了降低损耗，最直接有效的措施便是采用大模场光纤来降低纤芯的功率密度，但会激发出高阶模。因此，模场匹配器的研究和制作是关键。通过对不同芯径的光纤进行不同的处理，能使模场得到更好的匹配，从而降低损耗，提高激光器的输出功率。
关键字：高功率光纤激光器、模场匹配、损耗、输出功率
一、研究背景及意义
光纤激光器作为新一代的特种光源，同其它固体激光器相比，具有结构简单、光束质量好、散热好以及高效率等显著优点，已成为激光领域内科学研究和实际应用关注的热点，尤其是高功率的光纤激光器，因其在国防、医疗、工业生产等领域内的广泛应用，更是引起了人们的广泛关注[1]。尤其是在汽车、造船等需要高平均功率激光输出的制造业中，高功率光纤激光器受到了极大的重视。在欧美日等一些发达国家，70%的汽车、船舶零配件是通过高功率激光器来加工的，激光切割焊接得到了广泛的使用，不但提高了产品的质量，而且提高了生产速度，降低了成本。
全光纤结构的光纤激光器作为光纤激光器的主要发展趋势，具有泵浦阈值小、光束质量好、体积小、散热好、稳定性好、耦合效率高、实用性强等特点。此外，大模场双包层光纤[2]和包层泵浦技术[3]的应用，对光纤激光器输出功率的提高起到了巨大的推动作用。因此，进一步提高光纤激光器的输出功率，并保证其高的光束质量，是急需解决的问题。
制作高功率光纤激光器，必然要进行的步骤便是光纤熔接，熔接点的质量直接影响激光器的输出性能。特别是当两种不同的光纤熔接时，由于纤芯直径和模场直径的不同，使得两者在熔接时存在很大的损耗，不利于光纤激光器输出功率的提高，而且损耗的能量进入包层并转化为热量堆积，很容易导致熔接点处的温度过高而损伤光纤；另外，由于高功率光纤激光器采用的大模场双包层光纤，不满足单模条件，激光传输过程会激发高阶模，不利于激光器光束质量的提升[4]。因此，大模场双包层光纤与其他光纤之间的低损耗熔接和模式匹配对高功率光纤激光器的功率提高和光束质量的提升具有重要意义。因此，模场适配器的研究和制作便显得至关重要了。
二、国内外研究现状
在高功率光纤激光器中要进行光纤熔接，不同种的光纤熔接首先会造成很大的功率损耗，主要是因为模场直径的不同。其次，会造成模式的变化。而解决这个问题的方法就是加入模场匹配器（MFA）。MFA的制作方法主要有加热扩芯法和熔融拉锥法，主要作用都是是使两根不同光纤的模场直径相同，减小熔接损耗，优化光束质量。
制作模场适配器需要解决不同模场直径光纤的熔接损耗问题，很早之前人们就开始了这方面的研究工作。1973年，R. M. Derosier等就对光纤的熔接损耗进行了研究并给出了影响熔接损耗的因素[5]。1977年，D. Marcuse进一步研究了光纤熔接损耗的特性，并做了大量的理论工作[6]。1986年，J. T. Krause等研究了熔接损耗与熔接时间、温度等的关系[7]。近些年来，随着各种特种光纤的出现，针对特种光纤的新熔接方法不断被提出来。
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