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多芯光纤激光器的研究

2013-04-04 01:56
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  4、多芯光纤激光器的耦合效率

  根据耦合模理论,N芯光纤激光器将会有N个超模。所有芯都有的同相位模式具有最好的光束质量,也是我们想要得到的模式。但因为所有的超模互相竞争并共享粒子数,如果没有模式选择,出射光束显示出光束质量降低的混合模的特性。在许多实验的观测中,同相位模呈钟形。并且大量的统计表明,处于外侧的纤芯的泵浦能量没有完全被同相位模吸收;同相位模式中在中心纤芯处亮度最高,并且由内向外逐层变暗,这说明模场振幅在中心纤芯处最大且由内向外逐层递减;中心芯的输出光功率大于外部芯的输出光功率,并且外部纤芯包含的能量随着离多芯光纤几何中心的距离增大而减小。以7芯光纤为例,中心纤芯的光与其他6个外部光纤耦合,而外部的纤芯的光只能和3个相邻的纤芯耦合。越靠近多芯光纤的几何中心,耦合越强烈。这样,同相模就呈现出不均匀的图像。芯数越多,耦合效率越低,如4芯光纤激光器的耦合效率可达95%,假设多芯光纤激光器中心纤芯的激光能量是3kW,则61芯光纤激光器的总输出功率也只有35kW,仅仅是中心纤芯激光能量的12倍左右,耦合效率仅仅为19%。

  5、结束语

  综上所述,多芯光纤激光器可以获得高功率、高质量激光光束的输出,近年来已经成为光纤激光器领域研究的热点之一。但多芯光纤的芯数越多,其同相位模式输出的耦合效率也随之下降,单芯单模光纤与多芯单模光纤的耦合效率的提高也是需要解决的问题。虽然目前多芯光纤激光器还有一些不足和亟待解决的问题,但可以预见它必将得到更大的发展并在国民经济和国防中发挥重要的作用。

                                                                                               文章作者:王清华、宁提纲、胡旭东

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