高功率光纖激光器的理論研究.pdf

1、由于高功率雙包層光纖激光器具有光束質(zhì)量好、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊和散熱性好等特點(diǎn)，近年來發(fā)展迅速，已廣泛應(yīng)用于光通信、激光加工、激光醫(yī)療和軍事等領(lǐng)域。本論文利用數(shù)值模擬和理論分析的方法，對(duì)高功率摻鐿雙包層光纖激光器進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，為高功率光纖激光器的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。
　　 (1)根據(jù)高功率摻鐿雙包層光纖激光器的速率方程，推導(dǎo)出其近似解析式，并進(jìn)行了數(shù)值模擬。研究了光纖中的激光和抽運(yùn)光的分布特性，詳細(xì)分析了光纖激光器的結(jié)構(gòu)參量

2、對(duì)輸出特性的影響。
　　 (2)研究了LD 尾纖與雙包層光纖的側(cè)面耦合，得到耦合效率與傾斜角的關(guān)系式，并進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明，存在一個(gè)最佳斜角，使得耦合效率取極大值。
　　 (3)建立了高功率摻鐿雙包層光纖激光器在多種抽運(yùn)方式下的理論模型，推導(dǎo)出其近似解析式，并進(jìn)行了數(shù)值模擬。研究了不同抽運(yùn)方式對(duì)光纖激光器輸出特性的影響。模擬結(jié)果表明，采用空間多點(diǎn)抽運(yùn)方式，可以使抽運(yùn)光在光纖中的分布更加平坦，從而使激光在光纖軸向上均

3、衡地增大。
　　 (4)從熱傳導(dǎo)方程出發(fā)，推導(dǎo)出高功率摻鐿雙包層光纖激光器中溫度分布的表達(dá)式，并數(shù)值模擬了光纖軸向和徑向的溫度分布。結(jié)果表明，采用空間多點(diǎn)抽運(yùn)方式，可以使溫度在整個(gè)光纖長度上均衡分布，而輸出功率沒有明顯下降。選擇適當(dāng)?shù)某檫\(yùn)光數(shù)目、合理設(shè)置抽運(yùn)光注入位置，優(yōu)化抽運(yùn)光功率，可以降低光纖的溫度，使溫度分布更平坦。
　　 (5)研究了高功率雙包層光纖激光器的受激喇曼散射和受激布里淵散射，利用打靶算法，對(duì)其進(jìn)行了數(shù)

4、值模擬。模擬結(jié)果表明，減小光纖長度、增大纖芯直徑和降低摻雜濃度，可以提高受激喇曼散射和受激布里淵散射的閾值抽運(yùn)光功率，從而抑制非線性效應(yīng)。
　　 (6)研究了以閃耀光柵為色散元件的高功率摻鐿雙包層光纖激光器陣列的譜疊加技術(shù)，n個(gè)不同波長的激光束，經(jīng)光柵衍射后在近場和遠(yuǎn)場重疊在一起，激光束的衍射效率>99[％]。
　　 (7)探討了光熱折變無機(jī)玻璃布拉格體光柵對(duì)寬譜、發(fā)散光束的衍射特性，研究了兩束激光的體光柵譜疊加原理和技