论文部分内容阅读
随着大模场双包层光纤以及高功率半导体激光技术的发展,光纤激光器单纤输出功率已经发展到万瓦水平,光纤激光器中的模式不稳定效应成为目前影响光纤激光器安全运行的主要因素之一。针对高功率光纤激光器的模式不稳定现象,本文对光纤放大器有源光纤热效应、热致模式不稳定效应及拉曼致模式不稳定效应进行仿真及实验研究。建立了有源光纤热效应有限元模型,仿真研究了光纤放大器中泵浦波长对有源光纤热效应的影响。相比于9769)8)的泵浦波长,采用9739)8)波长泵浦的光纤放大器有源光纤吸收系数较低,光纤内泵浦光分布更为均匀,有效地降低了增益光纤的局部热负荷。建立了光纤放大器热致模式不稳定有限元模型,仿真研究了泵浦方式及种子功率对热致模式不稳定效应的影响。结果表明采用反向泵浦及提高种子功率可以抑制热致模式不稳定效应。提出了光纤放大器受激拉曼散射致模式不稳定有限元模型,首先基于稳态周期加热假设,根据经典热传导和激光速率方程理论,考虑光场受光纤中热致折射率变化、增益分布以及受激拉曼散射对高阶模比例的影响,建立了光纤激光放大器受激拉曼散射致模式不稳定的三维有限元模型。对增益光纤为25/4008)的正向泵浦激光放大器进行仿真研究,当高阶模的比例达到一定比例（约5%）时,模场发生畸变,信号光出现了百毫秒量级的模式耦合。搭建了千瓦级光纤放大器系统对有源光纤热效应、热致模式不稳定效应及拉曼致模式不稳定效应进行实验研究。首先实验验证了合适的泵浦波长及双向泵浦方式可以改善有源光纤热效应,实验验证了采用反向泵浦及提高种子功率可以抑制热致模式不稳定效应,分析了受激拉曼散射致模式不稳定效应的时域及频域特征,当拉曼光谱的强度比信号光光谱低24（9左右,出现了明显的模式不稳定现象,波动周期约为2008）左右,证明了本文所提出的受激拉曼散射致模式不稳定物理机制的解释。