基于渐变折射率多模光纤的光纤激光器锁模机理与技术研究的任务书.docx

基于渐变折射率多模光纤的光纤激光器锁模机理与技术研究的任务书
一、研究背景
光纤激光器是一种利用光纤的抽运机制，将电能转换为光能的激光源。其具有光纤连接方便、稳定性高、功率密度大、波长可选等优点，被广泛应用于制造、医疗、通信等领域。然而，光纤激光器在运行中容易发生“锁模”现象，即输出的激光波形变得规则、周期性重复的现象。这会导致输出功率减弱、光谱增宽、发生相位噪声等问题，极大地限制了光纤激光器的应用范围。
为解决此问题，目前研究者采用了很多方法，如加入外部光栅元件、注入微波信号等。但这些方法在实际使用中都存在着实现成本高、调整难度大、影响激光器稳定性等问题，因此有必要开展新的研究方向。渐变折射率多模光纤具有抑制锁模的特性，其折射率沿着光纤轴向呈现出渐变分布，因此相位匹配条件不容易实现，同时也减小了限制折射率差的的“模场压缩”效应。因此，利用渐变折射率多模光纤作为光纤激光器的工作介质，可有效地抑制锁模现象，提高激光器的稳定性和输出质量。
二、研究内容
本次研究的主要任务是在渐变折射率多模光纤激光器锁模机理分析的基础上，进行相关技术方案的研究和实验验证，以实现对锁模现象的有效抑制。
具体的研究内容包括：
1.渐变折射率多模光纤激光器锁模机理的分析。本次研究将从介质非线性、模式交叉等角度探究渐变折射率多模光纤激光器锁模现象的产生机理。
2.光纤激光器锁模抑制技术方案的研究。利用高空间光束自耦合、光纤弯曲等方式，结合多种控制策略，研究激光器锁模抑制的技术方案。
3.渐变折射率多模光纤激光器的构建与调试。设计利用国内外现有的进行纤芯折射率分布性能实现渐变，结合具有优秀光学耦合的波导技术实现锁模抑制的光纤激光器，并对系统进行调试和测试。
4.实验结果的测试与分析。对锁模抑制后的光纤激光器进行性能测试，包括激光输出功率、背景光、激光稳定性、色散等参数的测试，并对实验结果进行分析和总结。
三、研究意义
本次研究的主要意义在于解决光纤激光器锁模问题，提高了光纤激光器的稳定性和输出质量，同时为制造、医疗、通信等领域的应用带来了更好的效果。具体意义如下：
1.增强光纤激光器的固有稳定性，有效抑制锁模现象的发生，有利于提升光纤激光器的应用价值。
2.拓宽了光纤激光器的应用领域，特别适用于有严格光束质量需求、反复开关数不同的应用场合。
3.提升了我国光纤激光器、光纤放大器产业发展水平，提高了国家在此领域的技术实力和竞争力。
四、研究方法
本次研究将采用理论分析与实验验证相结合的方法，具体方法如下：
1.理论模型的建立。本次研究将从介质非线性、模式交叉等角度分析锁模现象的产生机理，采用理论模型对渐变折射率多模光纤激光器进行建模分析。
2.实验平台的搭建。根据理论模型，设计并建立锁模抑制的渐变折射率多模光纤激光器实验平台。板制标准光纤头部，设计折射率分布曲线，调优保证放大是多模概率的。
3.实验数据的采集与分析。采用高速光谱分析仪、功率计等测试设备对实验结果进行采集与分析，其结果将用于验证理论模型。
五、预期成果
本次研究旨在解决光纤激光器锁模现象，提高光纤激光器的稳定性和输出质量。预期成果如下：
1.较为完整的渐变折射率多模光纤激光器锁模机理分析报告。
2.针对光纤激光器锁模抑制的技术方案的研究，涉及高空间光束自耦合、光纤弯曲等技术，并且研究了多种控制策略。
3.基于渐变折射率多模光纤的光纤激光器构建，并且进行了锁模抑制的实验测试。
4.对实验结果进行了深入分析，得到了详细的测试报告。其中涉及激光输出功率、背景光、激光稳定性、色散等参数的测试结果。
5.结合实验测试结果对研究的理论模型进行了修正和验证。
六、研究计划
本次研究计划周期为2年，工作计划如下：
第一年
1.协调研究团队成员，研究报告的内容和研究方案。
2.立项资金到位后，进行相应实验设备及材料的采购。
3.对多模光纤激光器的基本结构进行分析，筛选渐变折射率的抑制锁模特性。
4.建立光纤激光器锁模机理模型，开展初步的理论研究工作。
5.通过修整光纤线型以达到期望折射率分布程度，并得出对其光学性能和激光输出的相关测试数据。
第二年
1.设计并建立锁模抑制的渐变折射率多模光纤激光器实验平台
2.根据设计出的渐变折射率曲线调整光纤制品，把其应用在发光实验中。
3.进行锁模抑制实验，包括高空间光束自耦合、光纤弯曲等技术方法实现。
4.利用高速光谱分析仪、功率计等测试设备对实验结果进行采集与分析，并对实验结果进行深入分析。
5.以实验数据为基础，验证和完善理论模型，撰写研究报告及发表科研论文。