含微納芯多芯光纖模場特性的研究.pdf

1、光纖激光器由于具有轉(zhuǎn)換效率高、激光閾值低、光束質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)越來越得到重視,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于激光武器、材料加工、空間光通信、遙感、光電對抗等領(lǐng)域。但是,由于受到非線性效應(yīng)、光損傷等負(fù)載能力的限制,單根光纖的輸出功率難以提高。相干組束方法可以將多束激光相干合成,是實現(xiàn)高功率、高亮度激光輸出最有效的技術(shù)途徑之一。在眾多相干組束方法中,多芯光纖組束是最簡單的一種方式。但是,常規(guī)光纖的倏逝波模場較弱,所以難以實現(xiàn)有效的相干。而采取外部措施實現(xiàn)的相干

2、,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,穩(wěn)定性差。
　　 本文利用微納光纖的大模場倏逝波特性,以含有微納纖芯的多芯光纖為研究對象,主要運(yùn)用FDTD方法對其進(jìn)行數(shù)值模擬,系統(tǒng)研究和分析了這種新型多芯光纖的模場特性。
　　 本文的工作主要如下:
　　 (1)基于解析方法,理論研究了微納光纖陣列的遠(yuǎn)場特性,分析了微納多芯光纖陣列中的所有陣元工作頻率相同且相位鎖相時,微納光纖陣列在遠(yuǎn)區(qū)相干疊加的規(guī)律。研究結(jié)果表明:為了獲得更高功率和更好光束質(zhì)量的光

3、纖陣列輸出,需要各陣元對峰值功率能產(chǎn)生有效作用,因此應(yīng)增加光纖的陣元數(shù)目、減少陣元之間的間距并保持各陣元的振幅分布不出現(xiàn)很大的差異。
　　 (2)基于時域有限差分法(FDTD),數(shù)值模擬了多芯光纖(包含多根微納纖芯或包含多根微納芯和大芯徑纖芯)的模場特性,分析了不同光纖參數(shù)對于模場特性的影響。研究結(jié)果表明:通過調(diào)整纖芯間距和粗細(xì),多根微納光纖組束或者多根微納光纖和大芯徑光纖組束可以較好實現(xiàn)多纖芯的耦合,并起到模場整形的效果。與常