105μm芯径gi多模光纤中受激布里渊散射及受激布里渊放大模式特性研究

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1、h105μm芯径GI多模光纤中受激布里渊散射及受激布里渊放大模式特性研究#张建晖，朱成禹**5101520253035（哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室）摘要：在多模光纤中发生的受激布里渊散射及受激布里渊放大，可以实现一种将多模光斑净化为基模光斑的模式净化效应，对改善大芯径高功率光纤激光器的输出光束质量问题有极大帮助。本文介绍了在脉冲光源条件下通过受激布里渊散射及受激布里渊放大实现模式净化的条件，展示了实现模式净化的实验平台及实验结果，在105μm芯径多模光纤中将杂散的高阶模净化为M2≈1.5的基模，并对模式净化的物理图像给出了合理的解释。关

2、键词：物理电子学；SBS；GI多模光纤；模式净化中图分类号：O437StudyonStimulatedBrillouinScatteringandStimulatedBrillouinamplificationin105μmcorediameterGIfiber.ZhangJianhui,ZhuChengyu(NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonTunablelaser,HarbinInstituteofTechnology)Abstract:timulatedBrillouinScatteringand

3、StimulatedBrillouinamplificationinmultimodefiberleadtotheeventofbeamcleanup,whichcanconvertamultimodebeamintoasingle-modebeam.Theeffectofbeamcleanupcanbeusedtoimprovethebeamqualityofthemultimodefiberlaserandamplifierwithlargecorediameterandhighpeakpower.Thispaperintroducedthecondit

4、ionstoachievebeamcleanupbyStimulatedBrillouinScatteringandStimulatedBrillouinamplificationusingpulsedlaser.Experimentalsetupandresultsin105μmcorediameterfiberareshowed,andthephysicalimageispresented.Asingle-modebeamwithM2=1.5iscontained.Keywords:PhysicalElectronics;SBS;GImultimodef

5、iber;beamcleanup0引言目前，kW级连续光纤激光器已商业化；MW级高峰值功率、大能量的光纤脉冲激光正成为研究热点。然而现有技术无法对高功率下的光束质量提供充分保障，放大器光纤芯径为65μm时，输出光束M2因子可以达到1.1以下，芯径80μm时输出光束M2因子为1.3，而当芯径达到115μm时M2因子上涨到5，芯径200μm时M2因子达到6.5，这已成为限制高功率光纤实用化发展的重要因素[1]。利用光纤中高转换效率的受激布里渊散射来实现模式净化是改善光束质量的一条思路。本文介绍了我们利用大芯径GI光纤进行SBS的实验，展示了模式净化的成果，并对其

6、机理进行了分析。1文献回顾1993年H.Bruesselbach等人首次宣布了在多模光纤中通过SBS可实现模式净化（beamcleanup）效应[2]，他们的发现激起了后续对这一现象的研究热潮[3-8]。2006年，法国学者基金项目：theResearchFundfortheDoctoralProgramofHigherEducation(20102302120034)；theNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.61008004)作者简介：张建晖（1990-），男，硕士研究生，主要方向：高功率固体激光器，光纤

7、中的非线性效应通信联系人：朱成禹（1975-），男，副教授，主要从事非线性光学及高功率固体激光技术研究.E-mail:zhuchy@hit.edu.cn-1-h404550Lombard和Brignon等人的工作[5]，为这一技术的深化研究提供了重要参考。在他们的文献中进行了理论计算并得出了一个有意思的结果：通过理论模拟他们发现，在SI光纤中不同模式的增益相等，而在GI光纤中，低阶模所对应的的布里渊增益却要大于高阶模，于是在GI光纤中发生的SBS，Stokes光中的低阶模有竞争优势，在充分的作用后，将可以期待模式净化输出。在他们的实验中，将自激SBS返回

8、的Stokes光分出一部分作为种子光再次注入光纤的另