高功率双包层光纤激光器中平方律增益导引光纤的理论研究

摘要

本文主要可分为三大部分： 第一部分主要阐述了双包层光纤激光器的原理、增益导引技术及复合导引光纤的单模传输条件，重点介绍了折射率阶跃变化的增益导引光纤的单模导光机理。 第二部分重点介绍了折射率平方律变化的增益导引光纤的单模导光机理。这是本文的主要部分，也是本文主要创新点，为了进一步增大单模光纤纤芯，把芯层与包层间的折射率由阶跃变化推广到平方律渐变，由常规的折射率导光机理可知，平方律渐变光纤相对于阶跃变化的光纤有更好的聚光作用，当我们把折射率拓展到复折射率后，经过与阶跃增益导引光纤类似的处理方法，通过复杂的数学计算与推导，最后得到了比较满意的结果。 第三部分进一步研究了复合导引光纤对基模的束缚能力，即LP01模的模式束缚因子。本文从模式束缚因子的定义式出发，由坡印廷定理和LP01模场的表达式，得到了LP01模的模式束缚因子的计算公式，通过数值求解，分别得到了在阶跃与平方律变化光纤中复合导引光纤、纯折射率导引光纤以及纯增益导引光纤中LP01模的模式束缚因子与归一化频率的关系，通过对照分析表明，平方律增益导引光纤有着比阶跃光纤更优良的束缚单模光束的能力。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1．1研究背景及意义

1．2章节安排

第二章双包层光纤激光器

2．1高功率双包层光纤激光器

2．2折射率导引双包层光纤

2．3增益导引双包层光纤

2．4本章小结

第三章 阶跃变化增益导引光纤的单模传输条件

3．1大模场光纤激光器

3．2增益导引光纤的理论基础

3．2．1归一化频率

3．2．2复折射率

3．2．3复归一化频率

3．3阶跃复合导引光纤的场解

3．3．1 LP01模和LP11模场解的横向分量表达式

3．3．2 LP01模和LP11模的特征方程

3．4阶跃增益导引光纤中的单模传输条件

3．4．1增益导引光纤纤芯中的模式传输特性

3．4．2关于W~的讨论

3．4．3单模传输条件

3．5计算结果

3．6小结

第四章平方律增益导引光纤的单模传输条件

4．1各种有包层的方次律变化光纤剖面

4．2平方律复合导引增益导引光纤的场解

4．2．1波动方程

4．2．1平方律复合导引增益导引光纤的场解

4．2．3光纤中各模式出现的先后顺序

4．3单模传输条件

4．4数值求解

4．4．1割线法

4．4．2利用割线法求解特征方程

4．5计算结果

4．6关于V~2的讨论

4．6．1内包层增益为O的纯增益导引光纤

4．6．2内包层增益为O的复合导引光纤

4．6．3纯增益导引光纤

4．7本章小结

第五章平方律变化增益导引光纤模式束缚因子

5．1复合导引光纤中LP01模束缚因子计算公式的推导

5．2数值求解

5．2．1积分的数值计算方法

5．2．2模式束缚因子的数值计算方法

5．3计算结果与讨论

5．4本章小结

第六章总结

6．1论文主要内容

6．2下一步需要讨论的问题

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果