1 研究背景与科学意义
作为一种新型激光器，光纤激光器具有结构紧凑和光束质量高的优点，现已广泛应用于工业加工，生物医学和通讯等领域[1]。国内高功率光纤激光研究起步相对较晚，但近年来也取得了突破性进展，多家单位已经成功实现千瓦级以上的输出[2-4]。随着高亮度激光二极管泵浦光纤耦合技术、大模场面积双包层掺杂光纤、泵浦合束器、光纤光栅等关键技术与器件的研究工作取得突破性进展，高功率全光纤化的光纤激光器输出功率不断提高[5-9] 。
随着激光功率的提升，受激拉曼散射效应（SRS）成为阻碍高功率光纤激光器发展的主要因素之一[10]。受激拉曼散射会使激光器的输出光谱发生严重的展宽，导致工作波长处的激光功率与光束质量下降。为了解决这个问题，近年来，越来越多的研究人员将注意力集中在使用特殊结构的光纤光栅上来抑制光纤激光器中的SRS。其中一种方法是使用长周期光纤光栅（LPG）。然而，LPG对温度，应变和弯曲敏感，这导致包层模式谐振峰中心波长的漂移和SRS抑制比的降低。另一种方法是使用啁啾倾斜布拉格光纤光栅（CTFBG）。与LPG不同，CTFBG可以将前向传播的纤芯模式耦合到后向传播的包层模式。此外，与LPG相比，CTFBG的周期要短得多，这意味着CTFBG的包层模式谐振峰中心波长在温度，应变和弯曲的影响下仅发生微小变化。这使得CTFBG成为抑制光纤光栅SRS的首选方法。
但由于CTFBG在高功率激光的作用下会发热，严重时甚至会导致其烧毁[11-12]。因此针对这一问题，本课题目标通过研究CTFBG在高功率激光作用下的发热机理，设计出能够有效降低CTFBG温度系数的封装结构。并利用Comsol有限元分析软件探究封装结构对CTFBG温度系数的影响因素及规律。通过实验验证所设计的封装结构性能，最终研发出能够有效降低CTFBG温度系数的封装结构。
2 国内外研究概况、水平和发展趋势
目前针对受激拉曼散射效应的抑制，已经有了如下的几种方案。
2.1 利用大模场光纤抑制受激拉曼散射效应
随着光功率密度减小，受激拉曼散射的阈值变高，因此采用大模场光纤以降低纤芯功率密度是抑制受激拉曼散射、增大光学损伤阈值有效的措施[13]。但在增大芯径的同时，会导致纤芯中出现多模式传输，输出激光光束质量也将随之下降，因此需要高阶模抑制技术。目前国内外研究人员设计了多种不同结构的光纤来抑制高阶模式，主要的有光子晶体光纤和螺旋形光纤两种。
2.1.1 光子晶体光纤
光子晶体光纤又被称为微结构光纤或多孔光纤，由单一介质（通常为熔融硅或聚合物）构成。包层由在二维方向上紧密排列（周期性六边形）而在光纤轴向基本保持不变的波长量级的空气孔组成，纤芯由中心缺失的空气孔或者石英介质组成。光子晶体光纤是通过这些空气孔将高阶模从纤芯中剥离从而实现单模输出。2007年，Fabio等用光纤芯径为100mu;m、模场面积为4500mu;m2(如图1所示)的光子晶体光纤，实现了单脉冲能量4.3mJ、峰值功率4.5MW的脉冲放大输出，光束质量M2=1.3，近似单模输出[14]，获得了很好的结果。但这种光纤对弯曲非常敏感，弯曲损耗和传输损耗都很大，而且不能像传统光纤那样很方便地进行熔接，其制作工艺复杂，成本较高，光纤柔性特性丧失，且较难实现全光纤结构。
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