功率放大光纤激光系统关键技术研究

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1、功率放大光纤激光系统关键技术研究张常友陈小华江西工程学院电子信息工程学院摘要：光纤激光系统功率放大过程中会形成非线性、多模耦合效应，降低系统峰值功率以及光束质量，为了增强功率放大光纤激光系统性能，分析大模场光纤下差异折射率、掺杂离子分布和光纤完全对光模式分布、模场面积、模式增益以及模式损耗的干扰，完善增益光纤的折射率以及掺杂离子分布，增强光纤模场而积、基模光束的增益以及模场抗弯曲畸变性能，然后设计了高斯复合型双包层增益光纤结构，提高光纤激光系统输出光束质量以及峰值功率。采用具体实验对光纤激光系统实施弯曲选模实验，验证该方法的高斯复合型双包层增益光纤在峰值功率以及输出光束质量上都有

2、显著提升。关键词：功率放大;光纤;激光;弯曲;输出光束质量;作者简介：张常友（1979-）,男，汉族，山东曹县人，讲师，主要研究方向：电子信息应用；作者简介：陈小华（1975-）,女，汉族，江西广昌人，讲师，主要研允方向：计算机应用。收稿日期：2017-05-07基金：江丙教育厅研究项目（20159201833）ResearchonkeytechnologiesofpoweramplifierfiberlasersystemZHANGChangyouCHENXiaohuaSchoolofElectronicandInformationEngineering，JiangXiEngi

3、neeringCollege;Abstract：Intheprocessofpoweramplificationofthefiberlasersystem,thenonlineareffectandmulti-modescouplingeffectwillbeformed.Therefore,inordertoincreasethepeakpowerofpoweramplifierfiberlasersystemandtheoutputbeamquality,thispaperanalyzestheLMAfiberrefractiveindexdifference，dopedio

4、ndistributionandfiberopticalmodeofcompletedistribution,modearea，modegainandlossmodeinterference;improvesthegainoftherefractiveindexoftheopticalfiberandthedopediondistribution,increasesthefibermodefieldarea,thegainoffundamentalmodelaserbeamsandenhancestheanti-distortionperformanceofmodefield.T

5、hen，designsGausscompounddoublecladgainfiberstructure,whichhasahigherabilitytoresistbending,canimprovetheoutputbeamqualityandpeakpower.Theexperimentalresultsshowthattheproposedmethodcanimprovethepeakpowerandtheoutputbeamqualityofthefiberlasersystemefficiently.Keyword：poweramplification;fiber;l

6、aser;bending;outputbeamquality;Received：2017-05-07功率放人光纤激光系统具有输出功率高、激光束质量强以及稳定性强的优势，其在工业加工、空间激光通信等领域具有较高的应用价值。而光纤激光系统的功率放大过程中会形成非线性效应以及多模耦合效应，大大降低系统峰值功率以及光束质量U1。因此，对功率放大光纤激光系统关键技术进行了深入研宄，增强光纤内基模光朿的增益以及模场抗弯曲畸变性能，最终提高光纤峰值功率以及输出光束质量。1功率放大光纤激光系统主放大级増益光纤性能研宄采用大模场增强光纤提高功率放大光纤激光系统的峰值功率以及输出光束质量。但是大模场

7、在功率放大时容易产牛.多模传递以及模式相互耦合问题，会降低激光束的质量和输出功率的稳定性m。因此，对大模场光纤进行分析，分析不同折射率、掺杂离子分布以及光纤弯曲对光纤系统放大级增益的干扰，同时对光纤系统进行改进，增强光纤内模光束的增益以及抗弯曲畸变性能。1.1折射率分布对模场分布的影响设置2a以及D分布描述功率放大光纤激光系统光纤芯径以及内部直径，（r,0，z）用于描述光纤柱坐标，通过二维亥姆霍兹方程描述光纤的模场，如式（1）所示：d2E1dE1d2E+++rdrr2[w（r，0