22705

ناپايداري مدي در ليزرهاي فيبري

كارشناسي ارشد

فيزيك - اتمي و مولكولي - ليزر

96-99

1393/3/13

دكتر مهدي شايگان منش

فيزيك

در دهه اخير شاهد رشد چشمگير توان خروجي ليزرهاي فيبري تا چند كيلو وات بوده ايم. ليزرهاي فيبري پرتوان به علت طول بزرگ فيبر كه منجر به طول بزرگ محيط غيرخطي مي شود و سطح مقطع بسيار كوچك مغزي كه باعث چگالي توان بالا مي شود، نسبت به اثرات غيرخطي آسيب پذير مي باشند. نتايج اين اثرات مي تواند منجر به توليد فركانس هاي جديد، پهن شدگي طيف اپتيكي، ايجاد نور برگشتي و تخريب كيفيت باريكه شود. با اين حال، براي افزايش آستانه اثرات غيرخطي، ساده ترين روش، بزرگ كردن ناحيه مدي است. فيبر با ناحيه مدي بزرگ، عملكرد چند مدي خواهد داشت. متوسط توان بالا و ناحيه مدي بزرگ سبب مشاهده يك اثر جديد تحت عنوان ناپايداري مدي مي شود كه به شدت توان خروجي سيستم ها و تقويت كننده هاي فيبري را محدود مي كند. زماني كه توان خروجي به آستانه مشخصي برسد، ناپايداري عرضي مدي خود را به صورت نوسان هاي سريع باريكه خروجي از مرتبه ميلي ثانيه نشان مي دهد. با افزايش بيشتر توان، باريكه خروجي دچار رفتار آشوبي شده و كيفيت خود را از دست مي دهد. تاثير گسترده علمي و اقتصادي اثر ناپايداري مدي در سيستم هاي ليزر فيبري با توان بالا، سبب شد تا به مطالعه تجربي و نظري اين اثر به طور جدي پرداخته شود. از همه مهمتر، كنترل يا حذف اين پديده محدود كننده به چالش بزرگي براي محققان و دانشمندان تبديل شد. آنها طي مطالعات خود به طور نظري روش هايي براي افزايش آستانه ناپايداري مدي پيشنهاد كردند كه با نتايج تجربي همخواني داشتند. در اين پروژه با درك فيزيك پديده ناپايداري مدي توسط حل معادله انتقال حرارت و يافتن ضريب جفت شدگي غيرخطي و مدل سازي آن، به بررسي عوامل موثر در ناپايداري مدي پرداخته شده است.

1399/07/17

mode instability in fiber lasers

6/3/2021 12:00:00 AM

In the last decade, we have witnessed a significant increase in the output power of fiber lasers up to several kilowatts. Powerful fiber lasers are vulnerable to nonlinear effects due to the large length of fiber that leads to the large length of the nonlinear environment and the very small cross-sectional area of the brain that causes high power density. The results of these effects can lead to the production of new frequencies, the expansion of the optical spectrum, the creation of backlight and the destruction of the quality of the beam. However, the simplest way to increase the nonlinear threshold is to enlarge the median area. Fiber with a large media area will perform multi-mode. Therefore, the high average power and large media area cause a new effect called media instability, which severely limits the output power of systems and fiber amplifiers. When the output power reaches a certain threshold, the transverse instability of the modem manifests itself as rapid oscillations of the output beam from the order of milliseconds. As power increases, the output beam behaves erratically and loses its quality. The widespread scientific and economic impact of the effect of modal instability on high-power fiber-optic laser systems has led to a serious study of the experimental and theoretical effects of this effect. Most importantly, controlling or eliminating this limiting phenomenon has become a major challenge for researchers and scientists. In their studies, they theoretically proposed ways to increase the median instability threshold that were consistent with experimental results. In this project, by understanding the physics of the phenomenon of media instability by solving the heat transfer equation and finding the nonlinear pairing coefficient and modeling it, the factors affecting the instability of the medium have been investigated.