本文關鍵詞： 光纖激光器 光纖波導 光纖放大器　出處：《物理學報》2017年06期 　論文類型：期刊論文

【摘要】：非線性效應是限制光纖激光器功率提升的重要限制因素,而超大模場光纖對于非線性效應的抑制具有重要意義.熱致超大模場光纖是一種新型超大模場光纖,其利用熱透鏡效應實現低數值孔徑波導結構,從而在保證光束質量的前提下實現超大模場輸出.不過,現階段對于熱致超大模場光纖激光器的研究較為有限.本文提出了單模超大模場摻鐿光纖放大器的速率方程模型,該模型由穩(wěn)態(tài)速率方程和熱傳導方程組成.利用該模型,對前向抽運單模熱致超大模場光纖放大器進行了數值研究.研究表明:信號光模場直徑隨著信號光功率的增加而增加,這體現了熱致超大模場光纖在非線性效應抑制方面的優(yōu)勢.研究還揭示了最佳光纖長度及其產生的物理機制,發(fā)現最佳光纖長度與注入抽運光功率有關,其隨著注入抽運光功率的增加而減小;不過,當注入抽運光功率足夠大時,最佳光纖長度隨注入抽運光功率變化不大.此外,還對輸出光場的模式進行了探討,驗證了其在保證超大模場輸出的同時,實現高斜率效率輸出的可行性.相關研究對于熱致超大模場光纖放大器的設計具有指導意義.
[Abstract]:The nonlinear effect is an important limiting factor to the power increase of fiber laser, and the super-large mode field fiber is of great significance for the suppression of nonlinear effect. The thermally induced ultra-large mode field fiber is a new type of ultra-large mode field fiber. The thermal lens effect is used to realize the waveguide structure with low numerical aperture, so that the output of the super-large mode field can be achieved under the condition of ensuring the beam quality. However, In this paper, the rate equation model of single-mode ultra-large mode ytterbium-doped fiber amplifier is proposed, which is composed of steady rate equation and heat conduction equation. A numerical study on the single-mode thermo-induced super-large mode fiber amplifier with forward pumping is carried out. The results show that the diameter of the signal mode field increases with the increase of the signal optical power. This shows the advantage of thermo-induced ultra-large mode fiber in the suppression of nonlinear effect. The optimum fiber length and its physical mechanism are also revealed. It is found that the optimal fiber length is related to the injected pump power. It decreases with the increase of the injection pump power, but when the injected pump power is large enough, the optimal fiber length changes little with the injection pump power. In addition, the mode of the output light field is discussed. The feasibility of realizing the high slope efficiency output while ensuring the output of the ultra-large mode field is verified. The related research is of guiding significance for the design of the thermally induced ultra-large mode fiber amplifier.
【作者單位】： 國防科學技術大學光電科學與工程學院;
【基金】：國家自然科學基金(批準號:61405249)資助的課題~~
【分類號】：TN248;TN722;TN253

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本文編號：1552672