单模热致超大模场掺镱光纤放大器的数值研究

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曹涧秋, 刘文博, 陈金宝, 陆启生. 2017: 单模热致超大模场掺镱光纤放大器的数值研究, 物理学报, 66(6): 109-118. doi: 10.7498/aps.66.064201
引用本文: 曹涧秋, 刘文博, 陈金宝, 陆启生. 2017: 单模热致超大模场掺镱光纤放大器的数值研究, 物理学报, 66(6): 109-118. doi: 10.7498/aps.66.064201
Cao Jian-Qiu, Liu Wen-Bo, Chen Jin-Bao, Lu Qi-Sheng. 2017: Modeling the single-mode thermally guiding very-large-mode-area Yb-doped fiber amplifier, Acta Physica Sinica, 66(6): 109-118. doi: 10.7498/aps.66.064201
Citation: Cao Jian-Qiu, Liu Wen-Bo, Chen Jin-Bao, Lu Qi-Sheng. 2017: Modeling the single-mode thermally guiding very-large-mode-area Yb-doped fiber amplifier, Acta Physica Sinica, 66(6): 109-118. doi: 10.7498/aps.66.064201

单模热致超大模场掺镱光纤放大器的数值研究

Modeling the single-mode thermally guiding very-large-mode-area Yb-doped fiber amplifier

  • 摘要: 非线性效应是限制光纤激光器功率提升的重要限制因素,而超大模场光纤对于非线性效应的抑制具有重要意义.热致超大模场光纤是一种新型超大模场光纤,其利用热透镜效应实现低数值孔径波导结构,从而在保证光束质量的前提下实现超大模场输出.不过,现阶段对于热致超大模场光纤激光器的研究较为有限.本文提出了单模超大模场掺镱光纤放大器的速率方程模型,该模型由稳态速率方程和热传导方程组成.利用该模型,对前向抽运单模热致超大模场光纤放大器进行了数值研究.研究表明:信号光模场直径随着信号光功率的增加而增加,这体现了热致超大模场光纤在非线性效应抑制方面的优势.研究还揭示了最佳光纤长度及其产生的物理机制,发现最佳光纤长度与注入抽运光功率有关,其随着注入抽运光功率的增加而减小;不过,当注入抽运光功率足够大时,最佳光纤长度随注入抽运光功率变化不大.此外,还对输出光场的模式进行了探讨,验证了其在保证超大模场输出的同时,实现高斜率效率输出的可行性.相关研究对于热致超大模场光纤放大器的设计具有指导意义.
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出版历程
  • 刊出日期:  2017-03-30

单模热致超大模场掺镱光纤放大器的数值研究

  • 国防科学技术大学光电科学与工程学院,长沙,410073

摘要: 非线性效应是限制光纤激光器功率提升的重要限制因素,而超大模场光纤对于非线性效应的抑制具有重要意义.热致超大模场光纤是一种新型超大模场光纤,其利用热透镜效应实现低数值孔径波导结构,从而在保证光束质量的前提下实现超大模场输出.不过,现阶段对于热致超大模场光纤激光器的研究较为有限.本文提出了单模超大模场掺镱光纤放大器的速率方程模型,该模型由稳态速率方程和热传导方程组成.利用该模型,对前向抽运单模热致超大模场光纤放大器进行了数值研究.研究表明:信号光模场直径随着信号光功率的增加而增加,这体现了热致超大模场光纤在非线性效应抑制方面的优势.研究还揭示了最佳光纤长度及其产生的物理机制,发现最佳光纤长度与注入抽运光功率有关,其随着注入抽运光功率的增加而减小;不过,当注入抽运光功率足够大时,最佳光纤长度随注入抽运光功率变化不大.此外,还对输出光场的模式进行了探讨,验证了其在保证超大模场输出的同时,实现高斜率效率输出的可行性.相关研究对于热致超大模场光纤放大器的设计具有指导意义.

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