光纖功率限制因素:
由于很多因素限制,目前單模光纖激光器光功率限制在1 kW左右,這些限制光纖功率的因素主要有:
(1)光學非線性效應,包括受激布里淵散射,受激拉曼散射和自相位調制;
(2)放大自發輻射,它和激射波長競爭存貯能,限制大粒子數反轉和終出射能量:
(3) 光纖的熱破裂極限大約為100 Wcm-1。在不超過熱破裂極限時,如果一在段10 m長光纖上能量消耗為15 Wm-1,一個1 kW光纖激光器會消耗<15%的泵浦吸收能量,或者說每千瓦消耗150 w的熱量;
(4) 在l 060 m處如果大功率大于l Mw,10 μm芯徑的摻鐿光纖中脈沖激發的塊損壞閾值大于60 GWcm-2,連續和表面損壞閾值相當低約為1 Wcm-2。脈沖長度小于100 ns 時,自聚焦閾值約為4Mw,必須考慮。
增加模場直徑、加大基模增益、插入空間濾波器、增加高階模損耗、減少光纖長度、采用光子晶體或多孔光纖等都可以增加光纖大輸出功率,使單根光纖功率達到2 kW。但獲得高功率激光的有效方法還是利用多束光纖組合輸出。IPG公司將多束250~400 W瞥模光纖合束,獲得輸出為10 kW的高功率光纖激光系統。簡單的光纖合束固然可以獲得高功率輸出,但是輸出光束是多模的,在一些應用場合效果并不是很好。
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