基于目标反射回光对高功率光纤激光器影响的理论模型和数值研究

在高功率光纤激光系统中,常会出现激光照射到目标处产生的回光被重新耦合到激光器内部并得到放大,从而损伤激光系统的现象.对于高功率光谱合成光纤激光系统等缺乏有效回光防护的高功率激光系统,该情况尤为严重.为了解决上述问题,有必要综合整个系统链路中的多种物理效应,评估和分析反射回光对系统运转状态的影响,在设计光纤激光器时优化光路布局和系统结构,以尽量避免不必要的损失.本文基于大气传输理论、光纤速率方程和介质热传导方程模型,分析了反向回光对高功率光纤激光器的影响.研究发现,在大气条件一定的情况下,回光功率与传输距离、光轴偏移角度、光束发散角和光束中心位置偏移量等因素有关,并且会影响光纤激光器输出功率、光束质量因子、热效应和受激拉曼散射光谱信噪比.研究结果对于优化高能光纤激光系统的外光路布局和激光器内部器件系统参数设计具有一定的指导意义.

光纤波导结构设计仿真软件SeeNano

设计高性能光纤是实现高功率光纤激光器功率提升的重要环节。为解决复杂光纤结构数字化设计难题,在光纤光学理论的基础上,初步开发了光纤波导结构设计仿真软件——SeeNano。本文介绍了多层折射率光纤的部分理论模型以及该软件的基本功能和两个典型案例,利用该软件计算了模场分布、有效折射率、有效模场面积、色散等重要参数,并将计算结果与商用软件计算结果进行了比较。该软件可在一定程度上降低多层折射率光纤的研究和设计难度,有望推动国产光纤设计软件的发展。

光纤激光仿真软件See Fiber Laser与光纤激光工具集SFTool

为了实现一款全国产、界面友好、使用简单、能够指导科研和产业设计的光纤激光仿真软件,进行了光纤激光仿真软件的开发研究。在光纤激光理论研究的基础上,初步开发了能够对高功率掺镱光纤激光器进行仿真的软件See Fiber Laser和能够对光纤激光器相关参数进行计算的光纤激光工具集SFTool。介绍了两款软件的部分理论模型、基本功能和简单算例,该研究有望降低光纤激光器的研究和设计难度。