文 献 综 述
一、研究背景与科学意义
高功率光纤激光器具有光束质量好、高量子效率、高光光转换效率、高功率、宽波段、结构紧凑、运转可靠、性价比高等特点[1],在军事领域和航空航天等民用领域得到了广泛应用[2]。但随着激光功率的提升,受激拉曼散射效应(SRS效应)成为阻碍高功率光纤激光器发展的主要因素之一[3]。因此,如何有效地抑制SRS效应成为光纤激光器高功率往更高功率方向发展亟待解决的重大难题。
- 国内外研究状况、水平和发展趋势
目前抑制受激拉曼散射效应主要有以下几种方法:
1.利用大模场光纤抑制受激拉曼散射效应
当光纤模场增大时,光功率密度的减小会导致受激拉曼散射的阈值变高[4]。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。但在增大芯径的同时,会导致纤芯中出现多模式传输,带来输出激光的光束质量下降,因此需要高阶模抑制技术,但大模场光纤加工较为困难,结构较为复杂[5],目前国内外研究人员设计了不同结构的光纤来抑制高阶模,例如光子晶体光纤和螺旋形光纤,但大都停留在理论阶段,未能付诸实际应用[6]。
2.缩短光纤激光器中的光纤长度以抑制受激拉曼散射效应
SRS效应与光纤的模场面积、光纤纤芯径、信号光波长等参数有关。南京理工大学电子工程与光电技术学院先进固体激光器重点实验室的Lu Yina[7]等人提出了包含SRS效应的多模光纤激光器和光纤放大器的理论模型,利用理论模型分析了光纤激光器的各种结构参数对SRS效应的影响,并根据仿真分析结果,构建了基于主振功率放大器的光纤激光器系统,对各种结构参数进行验证实验,证明了缩短增益光纤和传输光纤的长度,选择波长较长的信号光,增大光纤芯径可以抑制SRS效应对光纤激光器的影响,并将分析结果应用于3kw光纤激光器系统,成功地实现了大功率光纤激光器中SRS效应的抑制。
3.插入长传输光纤抑制受激拉曼散射效应
中国工程物理研究院应用电子研究所、中国科学院高能激光科技重点图书馆、北京应用物理与计算数学研究所的TENGLONG LI[8]等人提出了在种子激光器中插入一根长传输光纤抑制高功率光纤放大器中的受激拉曼散射的方法,证明了通过减小种子振荡器的时间波动可以抑制千瓦级光纤放大器中的SRS效应。但此方法兼容性较差,成本较高。
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