Особенности распространения и генерации лазерного излучения в многосердцевинных волоконных световодах

• Автор: Лобач, Иван Александрович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 118 с. : ил.

Оглавление

Список обозначений и сокращений

Введение

1. Теория связанных мод

1.1 Общий случай

1.2 Случай двухсердцевинного волоконного световода

2. Распространение излучения в двухсердцевинном волоконном световоде

2.1 Измерение продольного распределения мощности

2.2 Влияние кривизны световода на связь мод в двухсердцевинном волоконном световоде
2.3 Влияние поляризации излучения на связь мод в двухсердцевинном волоконном световоде
2.4 Выводы
3. Лазерная генерация в двух- и четырехсердцевинных волоконных световодах
3.1 Синхронизация мод в волоконном лазере с помощью двухсердцевинного волоконного световода
3.2 Лазер на основе двухсердцевинного волоконного световода
и одномодовой волоконной брэгговской решетки
3.3 Эффект самоиндуцированного узкополосного сканирования частоты
3.4 Лазер на основе четырехсердцевинного волоконного световода и одномодовой волоконной брэгговской решетки
3.5 Выводы
Заключение
Литература

Список обозначений и сокращений
Аюге ~ сечение сердцевины
4йЬег “ сечение световода
ар(г) амплитуда поля моды р в сердцевине j
с1 расстояние между сердцевинами
Дк — (&2 — к)/2 — полуразность констант распространения
6к = к${п2 — п) — технологическая разность констант распространения
е — относительное растяжение световода
П* - константа связи между д-ой модой в сердцевине я и р-ой модой в сердцевине ]
7 — коэффициент нелинейности
7 = Ьх-Лупх) поляризационный вектор
ко — константа распространения излучения в вакууме
кг — константа распространения излучения в г-ой сердцевине
К = 1/Я — кривизна световода
-соир — длина связи мод
I — длина световода
Ь — длина резонатора волоконного лазера А( -- скорость изменения длины волны во времени — мощность генерации лазера Рр — мощность накачки р — радиус сердцевины
R — радиус кривизны световода
соге — показатель преломления сердцевины световода
nciad — показатель преломления оболочки световода
а = (ах, сгУ, az) — матрицы Паули
2 — координата вдоль оси волоконного световода
2ВС — двусердцевинный волоконный световод
4ВС — четырехсердцевинный волоконный световод
ВБР — волоконная Брэгговская решетка показателя преломления
длп — двулучепреломление
ЛД — лазерный диод
мвс — многосердцевинный волоконный световод ПРМ — продольное распределение мощности пвд — пространственное выжигание дыр ССЧ — самоиндуцированное сканирование частоты WDM — спектрально-селективный разветвитель

Рис. 12. Распределение показателя преломления в прямом (сплошная кривая) и изогнутом (пунктирная кривая) световоде.
2.2.1. Деформации поля моды при искривлении
Рассмотрим как изменяется интеграл перекрытия из-за деформации поля моды. В работах [65, 66, 67] приводятся расчеты для потерь и деформации поля при искривлении световода. В работе [65] показано, что искривленное волокно эквивалентно прямому с измененным профилем показателя преломления (рис. 12):
Щешi(r, ф)2 = nstr(r)2 + 2п2соте cos ф r/R,
где г?,bend (г, Ф) и nstr(r) — профили показателя преломления в искривленном и прямом волокне соответственно, R —- радиус кривизны, г — радиальная координата, ф — азимутальный угол.
Для поиска поля в искривленном волокне необходимо решить волновое уравнение с учетом изменения профиля показателя преломления. В общем случае аналитического решения нет, но можно найти приближенное решение для случая, когда R р. Тогда профиль показателя преломления изменится слабо. В этом случае волновое уравнение можно записать в виде: