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Tracepro高功率光纤激光器的包层光剥离技术研究(5)

时间:2022-03-09 21:59来源:毕业论文
3 高功率光纤激光器简介 3。1 双包层光纤结构 双包层光纤(W型光纤)由外包层(outer cladding)、内包层(inner cladding)、纤芯(core)和保护层(coating)构成

3  高功率光纤激光器简介

3。1  双包层光纤结构 

双包层光纤(W型光纤)由外包层(outer cladding)、内包层(inner cladding)、纤芯(core)和保护层(coating)构成。各个包层的折射率分布均匀,由中心往外各层介质折射率依次递减,且内包层、外包层和纤芯是同轴的。双包层光纤的结构如图3。1所示,其中纤芯掺杂了稀土元素,直径较小,它的作用是传输单模信号光,因此它和单模光纤的纤芯类似,折射率较高,且形成高功率密度的同时能够实现对信号光的单模放大。

而内包层直径较大,而且是数值孔径较高的光波导,用于传输多种不同模式的多模泵浦光。由于内包层介于纤芯和外包层之间,因此它具有两个作用:一是限制入射的激光在纤芯内传播,因为它环绕纤芯,使两个介质间符合全反射定律;二是将多种模式的高功率激光耦合进光纤,使泵浦光能够在外包层、内包层间来回反射的同时,数次穿过光纤的光纤区域,被掺杂杂质的纤芯吸收,纤芯中的稀土元素原子吸收能量跃迁到高能级,产生粒子数反转。跃迁过程中产生自发辐射光可被振荡放大,从而提高了纤芯激光输出的功率。

外包层包围内包层,保障了内包层中抽运光的传输。最外层即涂覆层,对于光纤运输和使用中的弯曲、扭转等情况起到一定保护作用。双包层光纤广泛应用于高功率激光器及放大器,是它们的核心,能够在提高泵浦光转换效率的同时,保证了输出光束的质量,实现了高增益。来`自+优-尔^论:文,网www.youerw.com +QQ752018766-

图3。1  双包层光纤结构分布示意图

3。2  双包层光纤内包层截面形状

在高功率光纤激光器中双包层光纤是最重要的组成部分,传输过程中影响输出功率的原因有光纤长度、泵浦光源、掺杂浓度等等,其中一个重要的因素就是双包层光纤内包层截面的形状。因为圆形内包层的圆对称性,包层中大量的抽运光成为螺旋光,这种螺旋光向前传输却不经过纤芯,使得输出光功率大大降低。因此人们设计了不同的内包层形状以克服这个缺陷,目前市面上除了圆形内包层光纤还有矩形、D型、梅花形等。经过实验表明,与圆形内包层光纤相比,抽运光的吸收效率在这些形状的内包层光纤中更高,其中D型和矩形的吸收效率最高,不同形状的内包层光纤如图3。2,依次为圆形、偏芯形、矩形、六角形、D形、梅花形。

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