【摘 要】
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1970年,美国康宁玻璃公司成功研制了第一根衰减为20d B/km的石英玻璃光纤,从此拉开了光纤应用高速发展的序幕。光纤切割是光纤通信与光纤激光器制造过程中的光纤处理工艺,是得到光纤端面的常见方法。特别在大功率光纤激光器的生产制造中,光纤端面的质量对光纤熔接效果以及激光器的传输效率有着重要的影响。因此探究掌握光纤切割机理、摸索切割工艺并构建高精度的光纤切割平台对高功率光纤激光器的发展有着重要的意义
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1970年,美国康宁玻璃公司成功研制了第一根衰减为20d B/km的石英玻璃光纤,从此拉开了光纤应用高速发展的序幕。光纤切割是光纤通信与光纤激光器制造过程中的光纤处理工艺,是得到光纤端面的常见方法。特别在大功率光纤激光器的生产制造中,光纤端面的质量对光纤熔接效果以及激光器的传输效率有着重要的影响。因此探究掌握光纤切割机理、摸索切割工艺并构建高精度的光纤切割平台对高功率光纤激光器的发展有着重要的意义。本文研究讨论高功率光纤激光器的发展意义与大口径光纤切割的重要性。介绍了脆性材料的断裂理论与扩展有限元的发展与应用,以ABAQUS 2017平台为基础构建光纤-裂纹模型进行了三维裂纹扩展的仿真模拟过程,探究了光纤两端正应力大小、端扭矩以及初始裂纹方向对裂纹的发生条件以及扩展生长情况的影响。结合仿真计算的结果对光纤切割工艺提出关键技术要求,依据关键技术点进行切割平台的搭建。包括硬件系统部分与控制系统部分,并完成平台的调试与优化。最后基于自制切割平台进行不同尺寸的光纤切割实验,摸索光纤切割的工艺参数,旨在得到能够满足大功率光纤激光器生产应用的光纤切割设备。全文进行了大量不同口径的光纤切割实验,进行了数据归纳整理,总结出光纤包层尺寸与最适切割拉力的关系,为下一步平台的通用性升级与优化提供可靠的理论支持。
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