基于弱波导近似, 通过数值计算得出了环状光纤保持单模状态时对芯-包层折射率差值和导光层厚度的要求, 同时讨论了这些设计参数对远场能量分布的影响。计算结果表明: 当环状光纤工作在单模状态时, 从光纤出射的环形光束衍射至远场时形成一个中央亮斑, 具有很高的能量集中度。此外, 减小芯-包层折射率差值与导光层厚度有利于进一步减小远场衍射的光斑宽度。

将一种矩阵算法拓展应用于数值求解多模耦合模微分方程, 并使用该矩阵算法对大模场啁啾光纤光栅的光谱特性进行了理论研究。结果表明, 大模场多模光纤光栅因模式的自耦合和互耦合而使反射谱存在多个反射峰, 这与单模光纤光栅的反射谱不同。由于光栅周期存在啁啾, 大模场光纤光栅的反射峰分裂, 且峰值反射率减小。使用高斯切趾函数可使反射峰分裂在一定程度上得到改善。

通过建立耦合模方程，对一种同时包含传输芯和增益芯的复合结构光纤中的模场耦合特性进行了理论分析，同时使用速率方程和热传导方程对基于这种复合结构光纤的激光放大器的增益特性和热分布进行了数值计算和分析。研究结果表明，复合结构光纤中抽运光的耦合特性与抽运光的模式、纤芯半径和纤芯距离等因素有关；与端面抽运光纤激光放大器相比，这种复合结构光纤放大器对抽运光的吸收和激光转换相对平缓，光纤具有相对低的温度分布。因此，基于这种复合结构光纤的新型抽运技术可以解决使用端面抽运技术进行抽运时增益光纤温度过高的问题。这种复合结构光纤用于研制大功率光纤激光（放大）器有很大的优越性，为研制超大功率光纤激光（放大）器提供了一种新的途径。

从耦合模方程出发, 用一种矩阵方法分析了折射率调制深度误差对切趾啁啾布拉格光纤光栅传输特性的影响。结果表明: 折射率调制深度误差的分布频率越高, 光栅传输特性受到的危害越小; 误差平均幅值越高, 光栅传输特性的劣化程度越大。因此, 在光栅的制作过程中, 应注意避免和减小高幅值误差, 并注意减少低空间频率分布的误差。

将LP01模表示成用拉盖尔-高斯模线性叠加的形式,利用柯林斯公式推导出单模光纤波导模通过傍轴ABCD光学系统的解析传输公式。用所得的解析公式对LP01模在自由空间的传输和聚焦特性作了研究,并和高斯基模进行了比较。数值计算结果表明,用高斯基模描述LP01模会产生一定误差。LP01模经过透镜聚焦后存在焦移,且焦移随着菲涅尔数传输特性的减小而增大。选择合适的菲涅尔数聚焦后,LP01模会出现长焦深,这是与聚焦的高斯模所不同的。

A high power all-fiber laser is experimentally studied. A monolithic fiber laser system with only one stage of resonator cavity is constructed and 404-W continuous wave (CW) output power is obtained. Its opticalto-optical conversion efficiency is up to 64%. The laser central wavelength is at 1081 nm with the spectral full-width at half-maximum (FWHM) of 2 nm. The laser setup can work with excellent stability; in the long time of high power operation, no thermal distortions or damages are observed.

提出了一种基于分步傅里叶方法的二次采样法,用以模拟和分析亚纳秒脉冲泵浦光子晶体光纤产生的超连续谱特性.通过此方法在广义非线性薛定谔方程上的应用,在超连续谱模拟中显著缩短了运算时间,模拟结果与实验符合很好.同时还对模拟光谱与实验结果间的细微差别做了讨论.通过此方法,模拟了1.8 m晶体光纤中产生的1.15 W续谱和光谱沿光纤长度的演化,为超连续谱实验研究的优化设计提供了依据.

为了研究掺Yb³⁺光纤放大器中自发辐射噪声分布情况,利用离散化的方法求解掺Yb³⁺光纤放大器的速率方程,理论研究了不同的抽运方式、端面反射率、抽运功率以及有无滤波等条件下,端面抽运掺Yb³⁺光纤放大器中自发辐射的功率放大特性。结果表明,不同边界条件下的自发辐射功率差异较大;通过减少光纤端面的菲涅耳反射和利用滤波技术等方法,可有效抑制光纤激光放大器中自发辐射噪声的功率放大。

为了准确地研究光纤激光及其相干合成光束的远场传输特性,采用将LP01模分解为许多不同拉盖尔-高斯模叠加的方法,分析了LP01模以及多个光纤激光相干合成光束的传输光场分布和光束质量,并与用高斯函数表示的光纤激光的光场进行了比较。分析中发现,基模高斯光束与LP01模的初始场分布基本相同,但传输后的光场分布会产生较大误差,在光纤激光相干合成光场的分析中两者间的差别也非常明显。结果表明,为更准确地分析光纤激光及其相干合成光束的传输特性,光纤激光的模场表达式应采用拉盖尔-高斯模的叠加式。

为了研究两相干组束光纤激光的干涉图样的分布特征,采用数值计算和实验相结合的方法,对干涉图样进行了理论分析和实验验证,取得了在不同光束间距及不同傅里叶透镜焦距下的干涉图样分布图。干涉图样的条纹分布和条纹可见度主要受到激光光束间距、傅里叶变换透镜焦距以及光束束腰半径等参量的影响。随着光束间距的增大,干涉条纹间距减小,条纹数目增多,条纹可见度减小;傅里叶变换透镜焦距增大时,干涉条纹数目没有明显变化,条纹间距略有增加,条纹可见度增大。这一结果对相关实验工作将有一定帮助。