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多芯光纤激光器的研究

2013-04-04 01:56
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  2、多芯光纤激光器的机械特性优势

  Yan2mingHuo和Peter K. Cheo等人证实了在连续波作用下的最大机械压力和温度扩散方面,多芯光纤激光器比单芯光纤激光器有着显著的机械性能优势。

  实验表明,7芯光纤在中心的温度扩散斜率比单芯光纤大。这是因为热辐射在7芯光纤内扩散不是像在同样总直径的单芯光纤的扩散那么集中,所以多芯光纤的能量释放比单芯光纤更快。热扩散是一个缓慢的过程,热在光纤中扩散时,7芯光纤的物理结构决定了它的热扩散更快。在机械压力释放方面,多芯光纤由于独特的构造,有着比单芯光纤更大的优势,在相同压力下,7芯光纤中的单根纤芯受到的平均压力比单芯光纤减少13%。7芯光纤的温度和压力的释放比单芯光纤快5倍。因此,多芯光纤可以传输更大能量的激光并且可以承受更大的机械压力,多芯光纤将促进高功率光纤激光器的发展。

  3、多芯光纤激光器的研究进展

  3.1、使用级联系统增强同相位模

  为了进一步提高同相位模式功率占总输出功率中的比例,可使用级联系统来增强同相位模式,抑制低阶模式。如图4所示,该级联系统右半部分为光纤激光器,掺镱7芯光纤的右端至反射镜面的距离为ZR/ 2,通过调整ZR 可以改变各个模式功率的反射系数,掺镱7芯光纤左端面抛光后可以获得4%的功率反射系数。左半部分是光纤放大器,激光器的输出光作为种子光注入放大器中进行功率放大。有两点需要注意:首先,光纤激光器的输出端和放大器的信号输入端之间距离为ZL ,根据塔尔伯特效应可以通过调整ZL 来加强种子信号光中同相位模式对放大器输入端的耦合,同时抑制低阶模式的耦合;另外,光纤激光器和光纤放大器中掺镱7芯双包层光纤的结构尺寸和数值孔径必须保持一致,并且激光器的输出端和放大器的输入端的轴向应正对准。

  图4 多芯光纤放大器级联系统

  这个系统是将低功率泵浦的7芯光纤激光器作为种子光源,其输出的信号光再通过ZL 距离的调整利用塔尔伯特效应进一步增加共相位模式对放大器的输入耦合,同时抑制低阶模式的耦合。激光器采用后向泵浦方式,泵浦功率为6W,掺镱7芯光纤长为10m;光纤放大器采用前向泵浦方式。种子激光源中P7(第七模式功率)和P2(第二模式功率)形成的同相位模式功率远大于第二模式的初始功率,同相位模式更容易达到饱和,从而抽取大部分上能级粒子能量。该系统比传统的7芯光纤激光器更有效地降低了低阶模式功率占总输出功率的比例。

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