14011

14011

بهينه‌سازي پارامترهاي كاواك ليزرهاي فيبري دوغلافه و بررسي پارامترهاي موثر

كارشناسي ارشد

فوتونيك

بهمن ماه 1393

بهمن ماه 1393

دكتر اسماعيل اسلامي - دكتر عليرضا بنانج

فيزيك

چكيده امروزه ليزرهاي فيبري كاربردهاي زيادي در صنايع دفاعي، نظامي، پزشكي و مخابرات به خاطر كيفيت پرتوي بالا، بازده زياد، كنترل حرارتي بالا، قيمت پايين و حجم كوچك دارند. ليزرهاي فيبري، توان‌هاي خروجي در حد چند كيلووات دارند و مي‌توان با استفاده از تركيب‌كننده‌هاي مخصوص حتي به 100 كيلووات در رژيم پيوسته دست‌يافت. اثرات غيرخطي باعث محدوديت توان‌هاي خروجي در ليزرهاي فيبري پرتوانمي‌شوند. دو اثر پراكندگي بريلوئن القايي و پراكندگي رامان القاييمحدوديت‌هاي زيادي را در افزايش توان خروجي در ليزرهاي فيبري توان بالاي موج پيوسته ايجاد مي‌كنند. در اين پايان‌نامه به بررسي ليزرهاي فيبري دوغلافه آلاييده به ايتربيوم در رژيم پيوسته پرداخته‌شده است. سپس معادلات حاكم بر ليزرهاي فيبري به روش عددي حل ‌شده است. در اين كار از روشرانگ- كوتا و روش نيوتون- راپسونبراي حل معادلات نرخ حالت‌پايااستفاده شده است. ازآنجايي‌كه در ليزرهاي فيبري موج پيوسته‌ي توان بالا با پهناي خطي باريك، آستانه‌ي پراكندگي بريلوئن القايي نسبت به پراكندگي رامان القايي پايين است لذا پراكندگي بريلوئن القاييسريع‌تر اتفاق مي‌افتد و بهره‌ي ليزر را مصرف مي‌كند. از اين جهت بررسي اثر پراكندگي بريلوئن القايي در ليزرهاي فيبري توان بالا با پهناي خطي باريك بسيار مهم و ضروري مي‌باشد. اثر پراكندگي بريلوئن القايي از برهمكنش پرتوي با شدت بالاي سيگنال با امواج صوتي ناشي از ارتعاش مولكولي در داخل هسته به وقوع مي‌پيوندد. ازآنجايي‌كه طيف بهره‌ي پراكندگي بريلوئن القايي بسيار باريك و تيز مي¬باشد سريعاً جمعيت معكوس را مصرف كرده و تقويت مي¬يابد و از تقويت پرتوي سيگنال جلوگيري مي¬كند و درنتيجه توان خروجي و بازده سيستم را مي¬كاهد. از طرف ديگر با افزايش پهناي خط ليزر اثر غيرخطي پراكندگي رامان القايي مهم مي‌شود كه توان خروجي ليزر را مي‌كاهد. پراكندگي رامان القايي از برهمكنش پرتوي سيگنال با فونون اپتيكي ايجاد مي‌شود.اين اثرات غيرخطي مي‌توانند آسيب‌هاي جدي به فيبرهاي فعال، ايزولاتورها، توري‌هاي براگ فيبري و درنهايت به ليزر ديودها برساند. بنابراين در اين پايان‌نامه به بررسي اثر پراكندگي بريلوئن القايي و پراكندگي رامان القايي در ليزرهاي فيبري پرتوان پرداخته‌شده است و نحوه‌ي رشد اين اثرات غيرخطي در امتداد فيبر در سه روش دمش روبه‌جلو، روبه عقب و دمش از دو انتها بررسي‌شده است و نحوه‌ي افزايش آستانه در سه روش دمش مذكور به‌دست‌آمده است. واژه‌هاي كليدي: ليزرهاي فيبري، فيبرهاي دوغلافي، پراكندگي بريلوئن القايي، پراكندگي رامان القايي