本文關(guān)鍵詞：大模場(chǎng)面積單模菊花纖芯分布光纖的研究

  更多相關(guān)文章： 光纖激光器 非線性效應(yīng) 閾值功率 有效模場(chǎng)面積 彎曲損耗

【摘要】：由于非線性效應(yīng)產(chǎn)生的閾值功率與光纖的有效模場(chǎng)面積成正比關(guān)系,因此目前解決光纖激光器功率密度提升過程中面臨的非線性效應(yīng)、光學(xué)損傷等問題的最直接最有效的方法之一就是采用大模場(chǎng)面積光纖。然而大模場(chǎng)面積單模光纖已經(jīng)進(jìn)行了幾十年的研究,雖然取得了重大的進(jìn)展,但是絕大部分還都是停留在理論分析和實(shí)驗(yàn)研究的階段,要想實(shí)現(xiàn)商用還需要尚需時(shí)日,主要是因?yàn)楝F(xiàn)有的大模場(chǎng)面積單模光纖批量生產(chǎn)成品率太低。大模場(chǎng)面積單模菊花纖芯分布光纖可以在克服現(xiàn)有的大模場(chǎng)面積單模光纖批量生產(chǎn)成品率低和瓣?duì)罟饫w直徑有限等缺陷同時(shí),增大有效模場(chǎng)面積,達(dá)到抑制非線性效應(yīng)的目的。因此,本文通過數(shù)值仿真軟件COMSOL Multiphysics仿真,對(duì)大模場(chǎng)面積單模菊花纖芯分布光纖進(jìn)行相關(guān)的研究和分析。本文的主要工作內(nèi)容如下：(1)從有限元法出發(fā),給出了有限元法的實(shí)現(xiàn)步驟以及利用COMSOL Multiphysics建模和仿真的步驟。通過COMSOL Multiphysics仿真,分別得到階躍折射率單模光纖和4菊花芯大模場(chǎng)面積單模菊花纖芯分布光纖的模場(chǎng)特性、模場(chǎng)面積和纖芯與光纖之間的功率比。經(jīng)過兩者之間的比較得出結(jié)論：改變大模場(chǎng)面積單模菊花纖芯分布光纖菊花芯的折射率,犧牲一定的光束質(zhì)量,可以顯著的增加同向基模的模場(chǎng)面積。(2)給出了幾種常用的光束質(zhì)量評(píng)價(jià)方法,比較它們的優(yōu)缺點(diǎn),最后將修改后的光束傳輸因子作為本論文中大模場(chǎng)面積單模菊花纖芯分布光纖的光束質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。(3)通過COMSOL Multiphysics仿真可知,在光束質(zhì)量相同的情況下,增加菊花芯的半徑和菊花芯與圓形纖芯間距可以增大模場(chǎng)面積,增加菊花纖芯數(shù)雖然不會(huì)增加模場(chǎng)面積,但可以有效降低模場(chǎng)面積和光束質(zhì)量對(duì)菊花芯折射率的敏感程度；在相同條件下,波長(zhǎng)越長(zhǎng)模場(chǎng)面積越大,而光束質(zhì)量越差；增加菊花纖芯數(shù),彎曲損耗先減小后增大；增大菊花芯與圓形纖芯的間距,可以減小彎曲損耗；增大菊花芯半徑,彎曲損耗先緩慢增加隨后迅速增加。
【關(guān)鍵詞】：光纖激光器 非線性效應(yīng) 閾值功率 有效模場(chǎng)面積 彎曲損耗
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN253
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-20
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 大模場(chǎng)面積激光器研究現(xiàn)狀12-17
• 1.3 大模場(chǎng)面積單模菊花纖芯分布光纖17-18
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容18-20
• 2 大模場(chǎng)面積單模菊花纖芯分布光纖的分析方法20-30
• 2.1 大模場(chǎng)面積單模光纖的數(shù)值分析方法20-24
• 2.2 光纖激光器的相干組束24-27
• 2.3 模場(chǎng)直徑的計(jì)算方法27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 3 大模場(chǎng)面積單模菊花纖芯分布光纖的理論分析30-42
• 3.1 有限元法30-33
• 3.2 大模場(chǎng)面積單模光纖數(shù)值仿真33-41
• 3.2.1 階躍折射率單模光纖的模式特性36-38
• 3.2.2 大模場(chǎng)面積單模菊花纖芯分布光纖的模式特性38-41
• 3.3 本章小結(jié)41-42
• 4 大模場(chǎng)面積單模菊花纖芯分布光纖的性能分析42-61
• 4.1 光束質(zhì)量評(píng)價(jià)方法42-46
• 4.1.1 光束質(zhì)量因子42-43
• 4.1.2 斯特列爾比43-44
• 4.1.3 衍射極限倍數(shù)β因子44
• 4.1.4 環(huán)圍能量比BQ44-45
• 4.1.5 光束傳輸因子45-46
• 4.2 不同菊花芯數(shù)對(duì)光纖特性的影響46-50
• 4.3 不同菊花芯半徑對(duì)光纖特性的影響50-55
• 4.4 不同圓形纖芯與菊花芯間距對(duì)光纖特性的影響55-59
• 4.5 本章小結(jié)59-61
• 5 結(jié)論61-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果67-69
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集69

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本文編號(hào)：1071981