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(shì)，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(gè)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(duì)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?jī)?nèi)容有以下幾個(gè)方面。
　　本文首先通過對(duì)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(duì)其仿真，分別研究了波長(zhǎng)、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(duì)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(zhǎng)的情況下減小波長(zhǎng)以及降低衍射距離都會(huì)對(duì)輸出高功率激光產(chǎn)生有利影響。
　　其次，本文對(duì)纖芯的不同的排布方式對(duì)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(duì)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(duì)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(chǎng)高斯分布對(duì)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(chǎng)為高斯分布，研究高斯分布的不同參