分布式側(cè)面耦合包層泵浦光纖激光器研究.pdf

1、高功率光纖激光器在材料精密加工等工業(yè)制造和國(guó)防軍事領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用，是近年來(lái)國(guó)際上的研究熱點(diǎn)。盡管常規(guī)雙包層光纖推動(dòng)了高功率光纖激光器的發(fā)展，但是其功率的進(jìn)一步提升面臨重大挑戰(zhàn)；而分布式側(cè)面耦合包層泵浦(Distributed Side-Coupled Cladding-Pumped, DSCCP)光纖是一種有望突破限制，實(shí)現(xiàn)功率進(jìn)一步提升的新型光纖。然而相關(guān)研究的國(guó)際報(bào)道極為有限，國(guó)內(nèi)的研究報(bào)道幾近空白。因此，論文基于分布式側(cè)面耦合

2、包層泵浦光纖傳輸特性的研究，設(shè)計(jì)和研發(fā)分布式側(cè)面耦合包層泵浦光纖，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該光纖在高功率光纖激光器中的表現(xiàn)。
　　首先，介紹了弱耦合近似下兩波導(dǎo)之間模耦合系數(shù)的求解；數(shù)值模擬分析了泵浦光在分布式側(cè)面耦合包層泵浦光纖中的耦合傳輸特性，給出了泵浦光在不同結(jié)構(gòu)光纖之間的耦合過(guò)程，討論了強(qiáng)耦合與弱耦合之間的不同，分析了纏繞對(duì)泵浦光耦合吸收的影響；建立了簡(jiǎn)化的泵浦光耦合傳輸模型，給出了估計(jì)綜合平均耦合系數(shù)的方法，并詳細(xì)分析了泵浦光的耦

3、合傳輸特性和規(guī)律。
　　其次，根據(jù)分布式側(cè)面耦合包層泵浦光纖中的泵浦光耦合傳輸特性建立了分布式側(cè)面耦合包層泵浦光纖激光器穩(wěn)態(tài)速率方程模型，并對(duì)方程進(jìn)行了近似解析求解和數(shù)值計(jì)算模擬；詳細(xì)分析了分布式側(cè)面耦合包層泵浦光纖激光器的特性及影響因素，并從出光效率和熱效應(yīng)兩方面與常規(guī)雙包層光纖激光器進(jìn)行對(duì)比研究。結(jié)果顯示，經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)可以使分布式側(cè)面耦合包層泵浦光纖激光器在保持與常規(guī)雙包層光纖激光器同樣高效率的同時(shí)具有較大的熱管理優(yōu)勢(shì)。

4、>　　最后，基于自主設(shè)計(jì)并研制的分布式側(cè)面耦合包層泵浦光纖進(jìn)行高功率光纖激光器的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。利用直徑10/125-125的分布式側(cè)面耦合包層泵浦光纖，在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了該種光纖107W斜率效率51.3％的放大器輸出，并論證了基于分布式側(cè)面耦合包層泵浦光纖雙端泵浦的可行性；利用直徑30/250-250的分布式側(cè)面耦合包層泵浦光纖，提出了級(jí)聯(lián)放大方案并獲得了兩級(jí)放大的1009W光纖放大器輸出，在國(guó)內(nèi)首次驗(yàn)證了分布式側(cè)面耦合包層泵浦光纖級(jí)聯(lián)放大的