高功率光纖激光器研究現(xiàn)狀分析(參考版)
2024-08-16 18:32本頁(yè)面
【正文】 光纖 LP0 LP11各 50％混合 模 輸出的近場(chǎng)與遠(yuǎn)場(chǎng)分布 相位差 π/2 相位差 0 58 3. 目前面臨困難 ? 模式控制新的技術(shù)理論缺乏 ? 經(jīng)典電磁場(chǎng)理論； ? 速率方程的唯象描述； ? 兩種理論如何有效結(jié)合，新的理論描述； ? 半經(jīng)典理論能否描述模式的特性？ 59 。 雙端泵浦的光纖激光器沿軸向的溫度分布 57 3. 目前面臨困難 ? 光纖輸出模式的分析 ? 光纖波導(dǎo)內(nèi)模式與光纖外模式的傳播變化； ? 包含高階模的輸出也可能獲得較好的光束質(zhì)量 。 3c o r e c o r e c o r ee ffnRSRn???52 3. 目前面臨困難 ? 彎曲損耗、模場(chǎng)畸變問(wèn)題 ? 彎曲引起模式的競(jìng)爭(zhēng)能力改變； 與增益重疊最大的基模彎曲后可能小于高階模的重疊因子，失去競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì) 彎曲前 彎曲后 摻雜曲線(xiàn) 折射率分布 53 3. 目前面臨困難 ? 彎曲損耗、模場(chǎng)畸變問(wèn)題 ? 彎曲引起非線(xiàn)性效應(yīng)閾值下降，大模場(chǎng)光纖彎曲效果更明顯； SRS受彎曲影響 SPM受彎曲影響 54 3. 目前面臨困難 ? 增益導(dǎo)引問(wèn)題 ? 考慮增益作用時(shí)的激光速率方程，模式的競(jìng)爭(zhēng)能力由 Γ因子描述； ? ?? ?21()( ) ( ) ( )()( ) ( ) ( ) [ ( ) ( ) ][ ( ) ( ) ] ( ) [ ( ) ( ) ] ( )( , , )[ ( ) ( ) ] ( )( , , )pp p p p psisi si si si si ij si sjjp p ap p si si as siipsp p e p ppdP zz g z P z P zdzdP zz g z P z P z d P z P zdzP z P z z P z P z zhhN r zP z P z zN r zh??? ???????????? ? ? ??? ????? ? ? ?? ? ? ? ? ??? ????????[ ( ) ( ) ] ( )1si si e s sii sP z P z zh????????? ?55 3. 目前面臨困難 ? 增益導(dǎo)引問(wèn)題 ? Γ因子沿傳播方向變化，與光強(qiáng)、泵浦功率有關(guān)； ? 損耗系數(shù)、耦合系數(shù)隨光場(chǎng)也發(fā)生變化； ? 彎曲畸變、模場(chǎng)壓縮程度的描述困難； ? 調(diào) Q脈沖激光器，需考慮增益恢復(fù)的等效熒光壽命； ? 方程組變得復(fù)雜，很難合理求解。J 354 nm ? 160 kW peak power 45 高功率倍頻光纖 頻率轉(zhuǎn)換效率 偏振消光比 20dB 46 高效率 保偏大模場(chǎng)光纖 ? 在傳統(tǒng)保偏光纖的纖芯和包層之間加底座，鉺鐿雙摻，光－光效率 3040%,脈沖能量 160uJ/pulse（峰值功率 300W）； ? 通過(guò)添加底座，使模式數(shù)大大減少。J 531 nm ? 410 kW peak power ? 190 181。 反射率與入射角、折射率差的關(guān)系 增益光纖中光場(chǎng)的傳播示意圖 ? 實(shí)驗(yàn)分析 ? ?( ) e x pE r j k r g r? ? ? ? ?38 負(fù)折射率光纖 模場(chǎng)約束因子： f=%或更小 增益越小 ，越小 全反射光纖： f=99%或更大 ?當(dāng) 增益 能夠補(bǔ)償損耗的能量時(shí) ， 則 泄漏模變成準(zhǔn)導(dǎo)模 39 負(fù)折射率光纖 ? ? ? ?? ? ? ?20123 30211231013011 3 3 . 82 28 6 2 . 2 , 2 22 . 5 4gggggggggnn agnn agg???????? ???4 , , mnth thjG GN N? ? ?? ?? ?閾值： 模增益閾值： 無(wú)量綱數(shù) G與 Δ N的關(guān)系 0 1 1 1o s c o s ct o a t h g g g gg g g g? ? ?單模振蕩條件： ? ?121 ln2o s cthgg R Rl ?? ? ?激光振蕩閾值： ?由復(fù)值的波動(dòng)方程及邊界
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