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多芯光子晶体光纤相干合成的理论与实验研究

韩伟涛  
【摘要】: 利用光子晶体光纤的相干合成作用获取高功率激光是当前光子晶体光纤研究的一个重要领域。本文从理论上和实验上分别对光子晶体光纤相干合成进行了研究,主要内容包括: 首先对光子晶体光纤的进展进行了研究,综述其最新进展。然后分析了光子晶体光纤激光器的原理和主要特点。双包层多芯光子晶体光纤具有的如结构紧凑易组束、有效模场面积大等特点使它在进行激光束相干合成的研究和应用中具有很强的优势。这正是本论文的立意所在。 其次依据耦合模理论分析了多芯光子晶体光纤的导光机制和工作机理,得出多芯光子晶体光纤的传输特性,分析光纤参数与性能的关系,通过这些理论可对光子晶体光纤激光器的输出光进行模拟分析。 最后利用自行设计制备的多芯光子晶体光纤进行了相干实验。光纤的空气孔直径d=2.0μm,空气孔间距Λ=5.0μm,d/Λ=0.4。它的内包层中有六角形排布的7个实纤芯,每个纤芯的直径均为D=18.0μm。He-Ne连续光源工作波长为632.8 nm,通过改变耦合光的入射角度,使纤芯的出射光束实现相位匹配,实现了多光束干涉,验证了光子晶体光纤多芯相干的可行性,从而论证了可以通过多芯光子晶体光纤相干来得到激光器输出光功率的有效放大。 相干合成技术是实现高功率激光器的重要方法。本文研究通过倏逝波对7束光的相位调节,可实现相干合成,激光亮度得到很大提高。并利用相干合成原理对双包层多芯光子晶体光纤的出射光相干功率密度进行了分析与测量,对此种结构的光子晶体光纤实现自相干合成提出了理论和实验依据。


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