در سال‌هاي اخير متوسط توان خروجي ليزرها و تقويت‌كننده‌هاي فيبري آلاييده شده با عناصر كمياب خاكي به‎‎ چند كيلو وات افزايش يافته است و در عين حال ناپايداري‌ها و آثار غير خطي در فيبر مشاهده شد. يكي از اين آثار غيرخطي كه در سال 2010 براي اولين بار مشاهده‌ي آن گزارش شد؛ ناپايداري عرضي مد در فيبر است. ‏پديده‌ي‎‎‎‎‎‎‎‎‎ ناپايداري مد در ليزرها و تقويت‌كننده‌هاي ‏توان بالاي فيبري‏، دستيابي به بيشينه‌ي توان خروجي را محدود مي‌كند و باعث كاهش كيفيت باريكه‌ي خروجي مي‌شود. با افزايش توان بيشتر از مقدار آستانه، باريكه‌ شروع به نوسان با تناوبي از مرتبه‌ي ميلي ثانيه مي‌كند . با افزايش بيشتر توان رفتار باريكه آشوبي مي‌شود. در اين پايان‌نامه عوامل ايجاد اين پديده بررسي و فرمول‌بندي مناسب براي شبيه سازي آن انتخاب شده است. عامل‎‎‎ ايجاد اين پديده در تقويت‌كننده‌ي فيبري آلاييده با ايتربيوم نويز كوانتومي ‏ و نويز سيگنال ورودي به تقويت كننده‌ي فيبري در نظر گرفته شده است. در فرمول‌بندي پديده،جفت‌شدگي مدهاي ‎‎‎‎LP_‎{‎01}‎‏ و ‎‎LP_{11}‎‏ ‏با استفاده از معادله‌ي موج ‏، فرض اثر ترمواپتيك در فيبر نوري و حل از طريق تابع گرين محاسبه شده است. ضريب جفت شدگي مدها‏، چگالي طيفي توان مد ‎‎‎‎LP_‎{‎11}‎‏ و محتواي آن براي‎ فيبرهاي مختلف محاسبه و گزارش شده است.

1397/03/08

5/29/2018 12:00:00 AM

In recent years, the average output power of fiber lasers and fiber amplifiers, doped with rare earth ions, reached few kilowatts .The mode instability as a nonlinear effect in high power fiber lasers and fiber amplifiers limits the average output power and at the same time decreases the beam quality. The output beam profile exhibits temporal instability, ranging from quasi periodic fluctuations in the 1-5 kHz range to quite chaotic behavior. ‎‎ ‎ The purpose of this thesis is to present a theoretical model for understanding of the modal instability in high-power ytterbium doped fiber amplifier. Thermo-optical effects are the main factor in the presented model. In the presented model, wave equation, coupling mode equations, together with heat equation are solved. The Green function technique is used to solve the heat equation. In this thesis, nonlinear coupling coefficient, power spectral density and higher order mode contents have been calculated using the model and the results are interpreted physically.