بخشی از مقاله
چکیده
در این کار توزیع دما، تنش هاي گرمایی و میدان الکتریکی تحت اثرات گرمایی در یک لیزر فیبر کریستال فوتونی، با روش عددي عناصر محدود شبیه سازي شدند. گرماي تولید شده بر واحد متر، از 1 وات تا 6 وات تغییر داده شد. نتایج، تغییرات شدیدي براي مود TM، نشان دادند. مود اصلی - HE - که قطبیده خطی است، تغییر قابل ملاحظهاي نشان نداد.
مقدمه
عملکرد لیزرهاي پرتوان با معرفی نسل جدیدي از فیبرها که به فیبرهاي کریستال فوتونی - PCF - معروف هستند، امکان پذیر شده است. فیبرهاي کریستال فوتونی عملا از سال 1996 میلادي به عنوان موجبر کم افت معرفی شدند [1] و .[3] ساختار کلی چنین فیبرهایی شامل حفرههاي هواست که در یک الگوي مثلثی دو بعدي، در طول فیبر کشیده شدهاند. براي ایجاد مغزي، معمولا یک یا چند حفره از حفرههاي غلاف پر می شوند.
پاشندگی صفر در طیف مرییو آثار غیرخطیاز بالا ناشی محدودیت شدید مودهاي در حال انتشار از مزیت این فیبرهاست. به علاوه، با مهندسی چنین فیبرهاییکنترلباساختار تناوبی، امکان خواص مهم اپتیکی از جمله دوشکستی، موقعیت و پهناي نوار ممنوعه ي نوري در غلاف کریستال فوتونی، فراهم شده است .[2] در اینجا نسبت قطر حفره - d - به فاصله حفره تا حفره - Λ - نقش کلیدي را در تعیین خواص اپتیکی فیبرهاي کریستال فوتونی بازي میکند. ثابت شده است که براي نسبتهاي L £ 0.45فیبرd/، کریستال فوتونی بدون در نظر گرفتن طولموج، یک فیبر تک مود است 4]و.[5
براي ایجاد محیط بهره در فیبرهاي کریستال فوتونی، یون هاي فعال خاکی نادر را در مغزي آلایش میدهند. لیزرهاي فیبري کریستال فوتونی - PCFL - به خاطر توانایی در رسیدن به توان بالا با پایداري نسبتا زیاد، کیفیت پرتو عالی، پکیدگی و نگهداري آسان، بسیار مورد توجه قرار گرفتهاند . سطح مودي بسیار بزرگ لیزرهاي فیبري کریستال فوتونی، براي عملکردهاي توان بالا مورد استفاده قرار گرفته است .[6] لیزرهاي فیبر کریستال فوتونی آلاییده شده به ایتربیوم با سطح مودي بزرگ و غلاف هوا، براي تولید توان خروجی 80 وات - 35 وات براي هر متر - قبلا ساخته شدهاند .[7]
براي یک فیبر به طول 4 متر توانهاي ورودي و خروجی به ترتیب تا 360و 260 رسیده اند .[7]
در توان هاي دمش بالا، تولید گرما درنگرانمغزي آلاییده شده کننده است. هرچند نسبت سطح به حجم بزرگ لیزرهاي فیبري کریستال فوتونی، فرایند انتقال حرارت از مناطق درونی فیبر را آسان میکند، اما این مکانیسم در توانهاي بالا نمیتواند زیاد موثر باشد.. ما قبلا اثرات گرما را روي مودهاي در حال انتشار یک لیزر فیبري دو غلافه ي هشت وجهی، بررسی کرده ایم .[9] در آنجا نشان دادیم که با تولید گرما در مغزي فیبر، مودها از حالت استاندارد خارج شوند می . تولید گرما در منطقه کوچک مغزي، که اصولا ناشی از گذارهاي غیرتابشی است، میتواند باعث اختلاف دماي شدیدي بین مغزي و سطح فیبر شود.
نتایج
شکل 1 یک فیبر کریستال فوتونی پنج حلقه اي با یک غلاف متشکل از یک شبکه مثلثی را نشان می دهد. فاصلهي حفره تا حفره L = 11.5 mm در نظر گرفته شده است. با حذف هفت حفره در مرکز، مغزي فیبر ساخته شده است. حفرهغلافهاي هوا، را تشکیل می دهند و روکش پلیمري سخت، استحکام فیبر را افزایش می دهد. قطر داخلی غلاف 170 میکرومتر و ضخامت روکش پلیمري 20 میکرومتر است .[10] خواص گرمایی اپتیکی استفیبردر جدول1 آمده . پاشندگی گرمایی - یا اثر - dn / dT و تنش هاي گرمایی میشود .[9] پاشندگی گرمایی و دوشکستی گرماییالقاییِ، میتوانند به ترتیب ضریب شکست را به صورت همگن و ناهمگن تغییر دهند. ساختار ویژه فیبرهاي کریستال فوتونی باعث میشود که کل محیط قویا تحت تاثیر اثراپتیکتالاستو قرار گیرد.
