光纤激光器以光束质量好,单色性好、稳定性高等优点被广泛应用于各个领域。随着双包层大模场光纤的出现,高功率泵浦能量输入与高功率激光传输问题得以解决。但是在激光器结构中,光纤的熔接质量直接影响着光纤激光器的性能。因此,对光纤熔接技术的研究具有重要意义。本文通过研究光纤激光器熔接点的熔接过程及温度控制,解决了高功率光纤激光器中光纤熔接缺陷以及光纤熔接点温度高等熔接问题。本文针对项目需求,解决了在研制4kW连续光纤激光器时关键熔接点温度高的问题。利用有限元分析和光纤追迹两种方法对光纤熔接点进行模拟。利用控制变量法对熔接参数进行优化。通过提高熔接点质量和增大其散热速率两种途径解决了熔接点温度高的问题。具体工作如下:(1)研究了熔接点的相关理论。首先,基于光纤激光器基本结构和双包层光纤的光传输特性分析了激光器中不同位置熔接点的光学特性。其次,基于光波导的模式理论推导了折射率微扰情况下的模式耦合方程。由辐射模式的传播特性,简要分析了光纤激光器中熔接点激发高阶模式的空间瞬态对激光器输出功率和热效应的影响。最后,介绍了光纤的熔接过程。分析了光纤熔接点的力学、材料、光学特性,并对熔接质量评估的方法作了总结。(2)研究了光纤熔接中的相关技术。首先,对于熔接前光纤的预处理,结合光纤的材料和应力特性分析了光纤切割角度和轴心错位造成的熔接点缺陷。其次,对于熔接点包层折射率边界变化的情况。总结了反射法和折射法两种非接触检测方法。使用Zemax软件以折射法分析熔接点微小形貌。对于无源与掺杂光纤熔接点,Zemax模拟光纤的圆形包层传导至六边形包层时光纤截面强度变化。最后,设计了光纤熔接参数的优化实验。通过大量的实验总结了熔接时间、熔接功率、热推进延迟等熔接参数对熔接质量的影响。(3)研究了光纤后处理技术。首先,研究了光纤熔接点处的热效应。通过Tracpro和Comsol软件对涂覆层前后切口能量损耗和模场变化进行了模拟。结合实验验证熔接点和切口处温度分布。通过选择合适的有机溶剂处理熔接点和前后切口解决了这一问题。其次,设计了几种光纤熔接点冷却结构。使用Comsol分析了熔接点温度分布和不同槽型对光纤熔接点的散热效果。同时,结合辐射理论研究了热辐射对掺杂光纤熔接点温度的影响。最后,模拟了纤芯热应力。使用设计的U型冷却结构不仅降低了光纤温度而且使光纤温度更均匀,减小了纤芯热应力。对高功率光纤激光器熔接技术的研究解决了关键熔接点的发热问题。自然风冷条件下,1kW泵浦光掺杂光纤熔接点温度在40℃以下。提高了高功率光纤激光器的效率与稳定性,为4kW连续光纤激光器的研制成功提供了重要的技术支持。