高功率光纖激光器研究現(xiàn)狀分析-在線瀏覽
2024-09-15 18:32本頁面
【正文】 室 ? 美國羅切斯特大學(xué) (University of Rochester) ? 美國密執(zhí)安大學(xué) (University of Michian) ? 德國耶拿大學(xué) (University of Jena) ? 德國 IPG光子公司 ? 英國南安普敦大學(xué) (University of Southampton) ? 芬蘭 Liekki公司 ? 日本北海道大學(xué) (Hokkaido University) 6 研究的總體思路 立足于光纖的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過改變纖芯 或包層的折射率分布，降低等效折射率差， 并改進(jìn)纖芯的摻雜分布，突出基模的增益優(yōu) 勢，達(dá)到增大模場面積、抑制高階模的目的， 同時(shí)借助于外部的選模方式、模式轉(zhuǎn)換等機(jī) 制，有效濾除高階模，實(shí)現(xiàn)單模輸出，并確 保系統(tǒng)穩(wěn)定工作。 7 1. 主要技術(shù)路線 模式選擇控制 多模光纖 彎曲選模 泄漏選模 模式轉(zhuǎn)換法 基模光纖 高階模光纖 基模光纖 多模光纖輸出單模 光纖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 多模光纖 復(fù)合導(dǎo)引光纖 光子晶體光纖 單模光纖大模面積 大模面積 基模 8 光纖的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 包層折射率變化 纖芯折射率變化 折射率和摻雜分布變化 光子晶體結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)可精確調(diào)整， 具有特殊性質(zhì) 9 光纖的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ? 幾種纖芯的折射率分布 混合折射率分布 ? ? ???? ????ma xpc o r ern r n nR?平坦模分布 錐形分布 二次曲線分布 階躍分布 10 光纖的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ? 高折射率區(qū)分布偏離軸心，有利于增加模場面積，但模場的約束能力下降，彎曲引起的畸變嚴(yán)重； ? 高折射率區(qū)越趨向中心，模場的抗彎性加強(qiáng)，彎曲畸變少，但模面積偏小。 ? ?220/222 n n j gdV n n j gN jG??????? ? ? ???? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ??20 模式選擇控制 ? 增益導(dǎo)引 ? 增益影響模場分布 無增益 : 5194 um2 有增益： 3868 um2 21 模式選擇控制 ? 增益導(dǎo)引 ? 增益分布與模式競爭能力 ? Γi(z) 模式與增益的重疊因子； ? g0 小信號增益系數(shù)； ? Pi(z) 第 i個(gè)模式的功率 ； ? φi(r,θ) 模式場分布； ? I0(r,θ,z) 基模的飽和光強(qiáng) ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?0 0 00, , ,iiig g r z g z f rd P z z g z P zdz?????? ? ?? ? ? ?? ?20,1 , , /iisatf r rz r d r dI r z I? ? ? ???? ???22 模式選擇控制 ? 增益導(dǎo)引 ? 增益分布與模式競爭能力 ? 低飽和時(shí)， LP01的增益最大，飽和加深， 高階模獲得的增益超過基模 LP31模的增益是基模的 高階模相對填充因子與光強(qiáng)的關(guān)系 NA=, d=50um, Γ=1 23 模式選擇控制 ? 增益導(dǎo)引 ? 增益分布與模式競爭能力 50um芯徑 100um芯徑 階躍光纖在不同摻雜下的相對增益系數(shù)與光強(qiáng)的關(guān)系 60％ 的填充最佳 24 模式選擇控制 ? 增益導(dǎo)引 ? 增益分布與模式競爭能力 不同摻雜下的功率分配 25 模式轉(zhuǎn)換 ? 通過模式耦合，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換 ? 模場主要以面積較大的高階模形式存在，模面積達(dá)到 2100 um2至3200 um2； ? 高階模較低階模的抗彎性強(qiáng)。 不同芯徑光纖的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比 70um芯徑光纖的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 32 泄漏通道的孔助導(dǎo)光型光纖 Aeff ＝ 3160 um2 , M2～ , d /Λ＝ , Rbend= Ref. Liang Dong Opt
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