全球芯雙包層光纖激光器的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、光纖激光器具有體積小重量輕、光束質(zhì)量好、散熱面積大、轉(zhuǎn)換效率高、閾值低等顯著優(yōu)勢，成為激光器的主流發(fā)展方向。但由于在摻雜光纖中存在熱效應(yīng)、非線性效應(yīng)以及光學(xué)損傷等限制性物理機(jī)制，使大幅提高單芯輸出功率成為一個難題。目前獲得大功率激光的主要手段是利用相干合束結(jié)合包層泵浦技術(shù)制作光纖激光器。本文針對大功率光纖激光器的性能提升需求，開展基于多芯自組裝相干合束法的研究，主要的研究內(nèi)容有以下幾個方面。
　　本文首先通過對多芯光纖自組裝相干合

2、束法進(jìn)行理論分析，建立了衍射模型并對其仿真，分別研究了波長、衍射距離、以及光纖內(nèi)部參數(shù)如纖芯直徑、芯間距離、纖芯數(shù)目等對合束效果的影響。通過研究發(fā)現(xiàn)，在假定單芯輸出光功率一定的情況下，保證纖芯單模條件增大纖芯直徑，減小芯間距離，增大纖芯數(shù)目，可以獲得更高的輸出功率。在不考慮腔長的情況下減小波長以及降低衍射距離都會對輸出高功率激光產(chǎn)生有利影響。
　　其次，本文對纖芯的不同的排布方式對合束效果的影響進(jìn)行了研究，進(jìn)而得出纖芯最優(yōu)化的排布

3、方案。通過對纖芯單層圓環(huán)排布方案、多層圓環(huán)排布方案、陣列排布方案以及正六邊形堆積方案進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)采用單層圓環(huán)排布方案的激光器可以獲得最高的合束效率，為了提高內(nèi)包層截面利用率也可采用多層圓環(huán)排布，但應(yīng)當(dāng)使纖芯分布在盡可能少的圓環(huán)上。
　　除此之外，本文還針對多芯光纖自組裝相干合束的光纖激光器中存在的不利因素如熱效應(yīng)、發(fā)散角效應(yīng)以及模場高斯分布對合束效果的影響等進(jìn)行了分析，具體地首先假設(shè)單根纖芯內(nèi)光場為高斯分布，研究高斯分布的不同參