大模場光纖激光器模式分析與光束質(zhì)量研究.pdf

1、光纖激光器作為新一代的特種光源，同其它塊體激光器相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、光束質(zhì)量好、散熱好以及高效率等顯著優(yōu)點(diǎn)，已成為激光領(lǐng)域內(nèi)科學(xué)研究和實(shí)際應(yīng)用關(guān)注的熱點(diǎn)，尤其是高功率的光纖激光器，因其在國防、醫(yī)療、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域內(nèi)的廣泛應(yīng)用，更是引起了人們的廣泛關(guān)注。因此，進(jìn)一步提高光纖激光器的輸出功率，并保證其高的光束質(zhì)量，是當(dāng)下急需解決的問題。采用大模場光纖可以增加纖芯的損傷閾值以及降低光纖表面的溫度，是提高輸出功率的普遍方法，但是大模場光纖的使用

2、必然會(huì)導(dǎo)致纖芯中出現(xiàn)多模傳輸，從而使輸出光束質(zhì)量降低。因此，開展大模場光纖激光器中高階模抑制的研究是十分必要的。本文中主要從下面三個(gè)方面對大模場摻Y(jié)b3+光纖激光器中模式選擇進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)研究：
　?。?）從麥克斯韋方程組出發(fā)，引入了大模場光纖中傳導(dǎo)模 LPmn模的模式組成及模式特征方程的計(jì)算方法。模擬分析了光纖中模式數(shù)量、各模式的模場分布情況以及光纖的有效模場面積?；趽?Yb3+光纖激光器的結(jié)構(gòu)與模式耦合理論，建立了多橫模競爭

3、耦合的速率方程與功率傳輸方程組。
　　（2）引入環(huán)帶劃分法，對大模場摻Y(jié)b3+雙包層光纖激光器功率傳輸方程進(jìn)行簡化處理，解決了復(fù)雜的二維積分運(yùn)算。模擬得到了各模式功率填充因子在纖芯截面上的分布規(guī)律。研究了“增益”和“損耗”抑制高階模的方法，數(shù)值模擬分析光纖彎曲、纖芯中離子摻雜方式以及摻雜濃度分布對增益介質(zhì)光纖中模式競爭的影響。首次提出了彎曲-摻雜離子分布相結(jié)合的方法抑制高階模，結(jié)果表明兩者方法結(jié)合時(shí)能夠更加有效的抑制高階模，同時(shí)最