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摘要基于协创中心基于自行搭建的500W全光纤激光器的开发，从理论和实验两方面，对全光纤激光器模式控制方式进行研究。理论上，由普适的maxwell方程推导出了描述光纤激光器中的模式竞争关系式及光纤传输基本理论。通过仿真，解释了一般光纤激光器中存在模式竞争，利用弯曲光纤及拉锥选模等模式控制手段可以有效增强基模增益，抑制高阶模增益。
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实验方面，参与了光纤熔接和光纤盘绕实验，并采用M2-200s激光因子分析仪测试了激光器光束质量，对当今主流的两种模式控制方法（光纤弯曲选模及光纤拉锥选模）进行了实验。更加深刻的了解了实际操作中如何搭建元件对激光器控制模式25504
关键字: 全光纤激光器 模式控制 弯曲损耗 拉锥选模 光束质量评价
毕业论文设计说明书外文摘要
Title mode control techniques for kilowatt-level all-fiber lasers
Abstract
This work is financially supported by the Cooperative Innovation Center for the exploitation of self-built 500W all-fiber laser and related tests .Mode control techniques of the kilowatt-level all-fiber laser are investigated theoretically and experimentally.
Theoretically, based on the Maxwell's equations ,a whole set of mode
control schemes appropriate for kilowatt-level all-fiber lasers is summarized and the basic theory of optical fiber transmission. By the simulation ,we can see the mode competition really exists in multimode fiber lasers . Using external mode control techniques such as bending fibers and the tapering of fiber, the gain of fundamental mode can be
enhanced and high order modes suppressed.
Experimentally, I simply understand the fiber fusion and bending fibers and use the M2-200s to measure the beam quality factor of Helium-neon gas laser, which I go a step further to convince how to build components of laser to control mode in the actual operation.
Keywords all-fiber laser mode control bending loss mode selection of a tapered fiber methods of evalution for laser beam quality
目 次
1绪论 1
1.1国内外光纤激光器研究进展 1
1.2光纤激光器模式控制技术2
2光纤激光器理论基础5
2.1光纤的光线理论5
2.2光纤的波动理论7
2.3波导场方程8
2.4波导场求解9
2.5掺杂光纤激光器基本理论13
3.模式测量17
3.1评价光束质量的重要方式17
3.2㎡因子与其他方法对比18
3.3㎡因子测试方法19
3.4测试激光器㎡因子的实验21
4模式控制方法25
4.1弯曲法模式控制25
4.2光纤盘绕实验26
4.3光纤拉锥法控制模式31
4.4 光纤熔接实验 33
总结38
致谢39
参考文献40
1 绪论
到了本世纪初，光纤激光器激光输出功率可达到千万级。值得一提的是，光纤激光器以其极好的光束质量,极佳的稳定性且保养次数少,寿命长等多种优点，正不断取替其他传统的激光器，引领着相关产业链的升级。因此，高功率光纤激光器被称为20世纪末最伟大的发明之一。
光纤激光器是利用光纤本身的非线性效应，或者直接利用光纤作为增益介质来制作的激光器，它的种类有很多，其中，稀土掺杂光纤激光器是目前最为常见的光纤激光器，也是产业化程度最高的光纤激光器，光纤激光器具有转换效率高、光束质量好、结构紧凑、易散热、工作稳定性好等优点，已经广泛应用于工业和国防领域。
1.1 国内外光纤激光器研究进展
1.2 光纤激光器模式控制技术
1.2.1 模式控制研究意义