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高功率光纤激光器巧妙地将光纤技术与激光原理融为一体,与传统的激光器相比有着诸多优点,成为近年来光通信领域的一个研究热点。论文主要从理论上推导了多种不同内包层结构双包层光纤激光器对泵浦光功率的吸收情况。
对双包层光纤的理论分析主要有射线法和波动理论两种方法。
文章首先回顾了运用射线法分析均匀双包层光纤对泵浦光功率的吸收情况,这种方法以内包层内的点源为参考对象,其计算过程比较复杂。本文提出了一种更为简捷的计算均匀双包层光纤吸收效率的方法,虽然它同样基于射线法,但将参考对象改为了内包层的边界,最后算得的结果与以内包层内的点源为参考对象算出的结果完全一致,不过其计算过程更加方便。
本文首次运用基于波动理论的模式概念和WKBJ方法,推导了均匀双包层光纤的吸收效率公式,结果与射线法的结果完全一致,但这是一种新的分析双包层光纤吸收效率的方法。在此基础上,文章提出将波动理论扩展至计算渐变型内包层折射率双包层光纤的吸收效率,最后的结论很理想,对实际工程中光纤激光器吸收效率的计算具有参考作用。
以上分析的都是光纤内包层为均匀、没有缺陷时的情况。文章又试图根据基于波动理论的耦合模理论、耦合功率理论和耦合模扩散理论,提出一种全新的计算内包层有缺陷双包层光纤吸收效率的方法。发现对于相同的内包层缺陷面积,不同形状的内包层结构的吸收效率是不同的。
最后,在回顾了利用射线法计算内包层有缺陷双包层光纤吸收效率的基础上,首次提出了一种新型的内包层边界为等角螺旋线的双包层光纤结构。通过计算可以发现,在内包层横截面积相同的条件下,螺旋型内包层结构与一般的有缺陷内包层结构相比,其单位长度内的吸收效率能够提高16%。说明这种全新的双包层光纤结构能有效地提高光纤的吸收效率。