大模場光纖激光器模式分析與光束質量研究.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，具有結構簡單、光束質量好、散熱好以及高效率等顯著優(yōu)點，已成為激光領域內科學研究和實際應用關注的熱點，尤其是高功率的光纖激光器，因其在國防、醫(yī)療、工業(yè)生產等領域內的廣泛應用，更是引起了人們的廣泛關注。因此，進一步提高光纖激光器的輸出功率，并保證其高的光束質量，是當下急需解決的問題。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、必然會導致纖芯中出現(xiàn)多模傳輸，從而使輸出光束質量降低。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方面對大模場摻Yb3+光纖激光器中模式選擇進行理論和實驗研究：
　?。?）從麥克斯韋方程組出發(fā)，引入了大模場光纖中傳導模 LPmn模的模式組成及模式特征方程的計算方法。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。基于摻 Yb3+光纖激光器的結構與模式耦合理論，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Yb3+雙包層光纖激光器功率傳輸方程進行簡化處理，解決了復雜的二維積分運算。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-摻雜離子分布相結合的方法抑制高階模，結果表明兩者方法結合時能夠更加有效的抑制高階模，同時最