论文部分内容阅读
光纤激光器由于具有转换效率高、激光阈值低、光束质量好等优点越来越得到重视,已经广泛应用于激光武器、材料加工、空间光通信、遥感、光电对抗等领域。但是,由于受到非线性效应、光损伤等负载能力的限制,单根光纤的输出功率难以提高。相干组束方法可以将多束激光相干合成,是实现高功率、高亮度激光输出最有效的技术途径之一。在众多相干组束方法中,多芯光纤组束是最简单的一种方式。但是,常规光纤的倏逝波模场较弱,所以难以实现有效的相干。而采取外部措施实现的相干,结构复杂,稳定性差。本文利用微纳光纤的大模场倏逝波特性,以含有微纳纤芯的多芯光纤为研究对象,主要运用FDTD方法对其进行数值模拟,系统研究和分析了这种新型多芯光纤的模场特性。本文的工作主要如下:(1)基于解析方法,理论研究了微纳光纤阵列的远场特性,分析了微纳多芯光纤阵列中的所有阵元工作频率相同且相位锁相时,微纳光纤阵列在远区相干叠加的规律。研究结果表明:为了获得更高功率和更好光束质量的光纤阵列输出,需要各阵元对峰值功率能产生有效作用,因此应增加光纤的阵元数目、减少阵元之间的间距并保持各阵元的振幅分布不出现很大的差异。(2)基于时域有限差分法(FDTD),数值模拟了多芯光纤(包含多根微纳纤芯或包含多根微纳芯和大芯径纤芯)的模场特性,分析了不同光纤参数对于模场特性的影响。研究结果表明:通过调整纤芯间距和粗细,多根微纳光纤组束或者多根微纳光纤和大芯径光纤组束可以较好实现多纤芯的耦合,并起到模场整形的效果。与常规光纤的组束方式相比,微纳光纤间强耦合作用使其组束效果明显提高。