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多芯光纤激光器的研究

2013-04-04 01:56
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  1.2、多芯光纤激光器激光耦合和选模

  在多芯光纤中,不同纤芯的激光发生能量耦合,各纤芯中光场的复振幅将发生变化。但纤芯支持的模式是由材料和几何结构决定的,各单模光纤不会因为与其他纤芯的耦合而支持其他模式,在多芯光纤中每个纤芯仍然只支持单模光纤的本征模。根据耦合模理论可推导出7芯光纤出射光束的复振幅分布为这7种超模的线性组合,即混合模。并可得到多芯光纤出射光束的模场分布,如图2所示。

  图2 等距式7芯光纤输出的7种超模强度分布

  1.3、模式选择

  对于等距式多芯光纤,P. K. Cheo提出用非线性光学的方法进行模式选择,并给出了相应的数学模型。当泵浦光功率达到一定阈值时,在光纤内部发生非线性效应,使得等距式多芯光纤选择光束质量最好的同相位模式输出。M. Wrage等人提出利用塔尔伯特腔进行模式选择。

  具有一定周期性的相干光的光强分布在传输一定距离后会出现自身的像,这个距离zm称为塔尔伯特距离。对于多芯光纤,不同的超模具有不同的塔尔伯特距离。如在某一模式的zm处放置一个平面镜,超模自身的像经反射后耦合进激光器,从而达到了模式选择的目的。

  图3为利用塔尔伯特腔进行模式选择的实验示意图。激光经平面镜反射后,超模被反射的部分称为反射系数,如果在特定的距离zm上某一模式的反射系数很大而其他模式的反射系数很小,该模式就被选择出来,作为多芯光纤激光器的主要输出模式。

  图3 利用塔尔伯特腔进行模式选择示意图

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