大模场光纤激光中弯曲缠绕对模式激发的影响深度探讨

本文主要探讨了光纤弯曲缠绕方式对大模场光纤激光中模式激发的影响。大模场光纤激光在设计和应用中，模式耦合、弯曲畸变和弯曲损耗是关键的关注点，因为它们直接影响光束的质量和性能。研究者针对阶跃光纤进行了理论分析，旨在理解模场畸变如何影响基模和高阶模的激发。 首先，论文详细研究了阶跃光纤在两种不同弯曲方式下的特性：渐变弯曲和突变弯曲。在渐变弯曲的情况下，即光纤的有效弯曲半径逐渐变化至直光纤，研究发现，当最小有效弯曲半径大于3厘米时，由于畸变较小，基模激发的高阶模可以被有效地抑制，从而减少了对光束质量的负面影响。这表明，在实际应用中，如果弯曲路径设计得足够平滑，即使在一定程度的弯曲中，也能保持较好的光束稳定性。 然而，突变弯曲，即光纤弯曲半径迅速从一个值跳转到直光纤，其结果则更为严格。数值计算显示，当最小弯曲半径需要超过20厘米时，才可能忽略由畸变引起的高阶模激发。这意味着在设计光纤线路时，如果弯曲过程过于剧烈，必须采取更大的弯曲半径以确保光束质量的维持。 这项研究提供了关于如何通过优化光纤的弯曲缠绕方式来控制模式激发的重要指导，这对于大模场光纤激光器的设计和优化具有实际意义。它强调了在制造和安装过程中，合理的弯曲路径规划和弯曲半径选择对于减少模场畸变，提高光束质量和稳定性的必要性。这些发现对于光纤通信、激光技术以及光束传输系统的设计者来说，是一份有价值的参考资料。