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连接器相关技术文章基于多芯光纤的激光系统系统设计及相关技术
基于单芯光纤的激光放大器受限于自聚焦等非线性效应，在功率提升方面遭遇瓶颈。使用大模场面积光纤可以提升放大功率，但较大的模面积会引入高阶模式，在高泵浦功率下出现横模不稳定影响光斑质量。多路激光的相干合成是一种提升光纤单纤芯放大功率上限的方案，可以显著增加输出激光的平均功率，但不足之处在于需要相位反馈系统补偿各路激光间的相位差，装置更加复杂。结构简单且更高功率的光纤激光器与放大器亟待发掘。
近几年，研究者对纤芯间距较近、激光会在纤芯之间发生相互作用的耦合多芯光纤产生了兴趣。如图1 所示，多根纤芯安置在同一根光纤中，可以简化多路激光系统的实验光路;各纤芯激光的相互作用会产生超模式，让各路纤芯内的激光保持相位同步，避免使用复杂的反馈系统;理论分析表明某些超模式有望突破单纤芯放大的功率上限，突破光纤激光器的功率瓶颈。2018年，JUNHUA JI等人制作了单根纤芯芯径19 um、数值孔径0．067的大模面积全固态多芯光纤，其截面图如图1所示，并用其搭建了一台平均功率达115W的连续波激光器。
图1 掺镱多芯光纤的横截面 ［1］
基于该多芯光纤的各项参数，研究者首先模拟了同相、异相和多模三种模式的近场强度、近场相位以及远场强度，结果如图2所示。其中同相模式的远场分布有较强的中心光斑，研究者指出该光斑与衍射极限光束的光斑比较接近。异相模式的远场和近场分布几乎保持不变。
图2同相模式（a）、异相模式（b）以及高阶模式（c）的近场强度（第一行）、相位分布（第二行）和远场强度 ［1］
图3左图为作者搭建的线型腔结构多芯光纤激光器，左侧用多芯光纤的直切端面，右侧用高反镜作为腔壁，实现激光振荡，在高反镜右侧约50mm处测量远场光斑强度分布。在泵浦功率为198．6 W时，这台激光器有115 W的输出平均功率，通过改变泵浦功率测量输出功率得到的激光器斜效率约为61．4%。远场光斑滤除底座后，其M2因子约为1．43，此时高反镜和光纤端面的距离约为2 mm。研究者发现调节高反镜和多芯光纤右侧端面的距离，远场光斑会发生变化。减小光纤端面和高反镜的距离至小于1 mm，远场光斑（图3d）和间距为2mm时的远场光斑（图3b）差距很大，这表明激光器内有同相模式之外的其他超模式在振荡。