本申請涉及光纖通信，尤其涉及一種高功率光纖激光器中tmi效應(yīng)計(jì)算方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、目前，光纖激光器的輸出功率已經(jīng)大幅提高，但單模光纖激光器的進(jìn)一步功率縮放仍然受到光學(xué)非線性效應(yīng)的阻礙。為解決這一問題，大模場面積(即lma)光纖通過增加光纖纖芯尺寸以達(dá)到降低光纖中光強(qiáng)度的效果。然而，在數(shù)值孔徑相同的情況下，增加纖芯尺寸意味著光纖可以引導(dǎo)更多模式，使大模場光纖不再工作在單模狀態(tài)下。高階模式的存在會降低激光器輸出的光束質(zhì)量，使得一種稱為橫模不穩(wěn)定(即tmi)的非線性效應(yīng)發(fā)生。這種非線性效應(yīng)會降低高功率光纖激光器輸出性能，使輸出光束在某個閾值功率水平下發(fā)生光斑抖動并抑制輸出功率的進(jìn)一步提高。

2、有鑒于此，如何提供一種tmi效應(yīng)影響計(jì)算方法，提升tmi的非線性閾值，成為當(dāng)前亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請實(shí)施例提供一種高功率光纖激光器中tmi效應(yīng)計(jì)算方法，一種高功率光纖激光器中tmi效應(yīng)計(jì)算裝置，一種電子設(shè)置以及一種計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)，用于解決當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)流量異常檢測性能差的問題。

2、在本申請實(shí)施例的第一方面，提供一種高功率光纖激光器中tmi效應(yīng)計(jì)算方法，包括：

3、獲取待測光纖在目標(biāo)彎曲半徑范圍內(nèi)對應(yīng)待分析模場分布；

4、以所述待分析模場分布為基底，依次計(jì)算待測光纖在不同彎曲半徑及第一熱負(fù)載狀態(tài)對應(yīng)的第一模場分布，并基于所述第一模場分布，計(jì)算tmi第一耦合系數(shù)及tmi第一閾值；

5、以所述第一模場分布為基底，依次計(jì)算待測光纖在不同彎曲半徑及第二熱負(fù)載狀態(tài)對應(yīng)的第二模場分布，并基于所述第二模場分布，計(jì)算tmi第二耦合系數(shù)及tmi第二閾值；

6、以所述第二模場分布為基底，依次計(jì)算待測光纖在不同彎曲半徑及第三熱負(fù)載狀態(tài)對應(yīng)的第三模場分布，并基于所述第三模場分布，計(jì)算tmi第三耦合系數(shù)及tmi第三閾值，重復(fù)上述步驟，直至得到所述待測光纖在不同彎曲半徑及不同熱負(fù)載狀態(tài)對應(yīng)的模場分布及tmi耦合系數(shù)和tmi閾值。

7、在可選的一種實(shí)施例中，所述獲取待測光纖在目標(biāo)彎曲半徑范圍內(nèi)對應(yīng)待分析模場分布，包括：

8、基于保角變換及坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換法，計(jì)算待測光纖的折射率分布；

9、基于所述待測光纖的折射率分布，采用全矢量有限元法，計(jì)算基模及高階模對應(yīng)的歸一化模場分布，以及各彎曲半徑對應(yīng)的彎曲損耗；

10、根據(jù)實(shí)際放大要求，確定待測光纖的目標(biāo)彎曲半徑范圍，并獲取所述目標(biāo)彎曲半徑范圍對應(yīng)的目標(biāo)折射率分布以及基模及高階模對應(yīng)的目標(biāo)歸一化模場分布和目標(biāo)彎曲損耗；

11、計(jì)算目標(biāo)歸一化模場分布狀態(tài)下對應(yīng)的tmi目標(biāo)耦合系數(shù)；

12、基于所述目標(biāo)折射率分布、所述目標(biāo)歸一化模場分布、所述目標(biāo)彎曲損耗以及所述tmi目標(biāo)耦合系數(shù)，確定待分析模場分布。

13、在可選的一種實(shí)施例中，所述以所述待分析模場分布為基底，依次計(jì)算待測光纖在不同彎曲半徑及第一熱負(fù)載狀態(tài)對應(yīng)的第一模場分布，并基于所述第一模場分布，計(jì)算tmi第一耦合系數(shù)及tmi第一閾值，包括：

14、以所述待分析模場分布為基底，計(jì)算所述待分析模場分布在第一熱負(fù)載狀態(tài)下的第一熱致折射率分布；

15、基于所述第一熱致折射率分布，依次計(jì)算不同彎曲半徑及第一熱負(fù)載狀態(tài)對應(yīng)的第一模場分布，并計(jì)算第一模場分布狀態(tài)下的tmi第一損耗；

16、基于所述第一模場分布，計(jì)算tmi第一耦合系數(shù)及tmi第一閾值。

17、在本申請實(shí)施例的第二方面，提供一種高功率光纖激光器中tmi效應(yīng)計(jì)算裝置，包括：

18、獲取模塊，被配置為獲取待測光纖在目標(biāo)彎曲半徑范圍內(nèi)對應(yīng)待分析模場分布；

19、第一計(jì)算模塊，被配置為以所述待分析模場分布為基底，依次計(jì)算待測光纖在不同彎曲半徑及第一熱負(fù)載狀態(tài)對應(yīng)的第一模場分布，并基于所述第一模場分布，計(jì)算tmi第一耦合系數(shù)及tmi第一閾值；

20、第二計(jì)算模塊，被配置為以所述第一模場分布為基底，依次計(jì)算待測光纖在不同彎曲半徑及第二熱負(fù)載狀態(tài)對應(yīng)的第二模場分布，并基于所述第二模場分布，計(jì)算tmi第二耦合系數(shù)及tmi第二閾值；

21、迭代模塊，被配置為以所述第二模場分布為基底，依次計(jì)算待測光纖在不同彎曲半徑及第三熱負(fù)載狀態(tài)對應(yīng)的第三模場分布，并基于所述第三模場分布，計(jì)算tmi第三耦合系數(shù)及tmi第三閾值，重復(fù)上述步驟，直至得到所述待測光纖在不同彎曲半徑及不同熱負(fù)載狀態(tài)對應(yīng)的模場分布及tmi耦合系數(shù)和tmi閾值。

22、根據(jù)本申請實(shí)施例的第三方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其存儲有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，該指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述高功率光纖激光器中tmi效應(yīng)計(jì)算方法的步驟。

23、本申請?zhí)峁┝艘环N高功率光纖激光器中tmi效應(yīng)計(jì)算方法，包括：首先，獲取待測光纖在目標(biāo)彎曲半徑范圍內(nèi)對應(yīng)待分析模場分布；其次，以所述待分析模場分布為基底，依次計(jì)算待測光纖在不同彎曲半徑及第一熱負(fù)載狀態(tài)對應(yīng)的第一模場分布，并基于所述第一模場分布，計(jì)算tmi第一耦合系數(shù)及tmi第一閾值；再次，以所述第一模場分布為基底，依次計(jì)算待測光纖在不同彎曲半徑及第二熱負(fù)載狀態(tài)對應(yīng)的第二模場分布，并基于所述第二模場分布，計(jì)算tmi第二耦合系數(shù)及tmi第二閾值；最后，以所述第二模場分布為基底，依次計(jì)算待測光纖在不同彎曲半徑及第三熱負(fù)載狀態(tài)對應(yīng)的第三模場分布，并基于所述第三模場分布，計(jì)算tmi第三耦合系數(shù)及tmi第三閾值，重復(fù)上述步驟，直至得到所述待測光纖在不同彎曲半徑及不同熱負(fù)載狀態(tài)對應(yīng)的模場分布及tmi耦合系數(shù)和tmi閾值。

24、應(yīng)用本申請實(shí)施例提供的一種高功率光纖激光器中tmi效應(yīng)計(jì)算方法，使用全矢量有限元法對電磁波本征問題進(jìn)行求解，計(jì)算不同光纖在不同彎曲半徑及熱負(fù)載狀態(tài)下的折射率及模場分布，模擬光纖激光器在放大過程中，針對不同光纖，不同的盤繞方式，由放大引起的熱透鏡效應(yīng)對最終的彎曲損耗、模場分布以及tmi耦合系數(shù)的影響，從而得到彎曲和熱透鏡效應(yīng)誘導(dǎo)模態(tài)變化對tmi影響的綜合效果，使理論更貼近實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步指導(dǎo)光纖激光器的設(shè)計(jì)以及非線性閾值的提升。

25、通過上述說明僅是本申請技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本申請的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本申請的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉本申請的具體實(shí)施方式。

技術(shù)特征：

1.一種高功率光纖激光器中tmi效應(yīng)計(jì)算方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取待測光纖在目標(biāo)彎曲半徑范圍內(nèi)對應(yīng)待分析模場分布，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述以所述待分析模場分布為基底，依次計(jì)算待測光纖在不同彎曲半徑及第一熱負(fù)載狀態(tài)對應(yīng)的第一模場分布，并基于所述第一模場分布，計(jì)算tmi第一耦合系數(shù)及tmi第一閾值，包括：

4.一種高功率光纖激光器中tmi效應(yīng)計(jì)算裝置，其特征在于，包括：

5.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)上存儲有信息傳遞的實(shí)現(xiàn)程序，所述程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，公開一種高功率光纖激光器中TMI效應(yīng)計(jì)算方法及裝置。方法包括：獲取待測光纖彎曲狀態(tài)下的模場分布，并將待分析光纖在彎曲狀態(tài)下模場分布作為基底進(jìn)一步求得熱負(fù)載下的模場分布，利用該模場分布計(jì)算TMI耦合系數(shù)及閾值。通過使用全矢量有限元法對電磁波本征問題進(jìn)行求解，計(jì)算不同光纖在不同彎曲半徑及熱負(fù)載狀態(tài)下的折射率及模場分布，模擬光纖激光器在放大過程中，針對不同光纖，不同的盤繞方式，由放大引起的熱透鏡效應(yīng)對最終的彎曲損耗、模場分布以及TMI耦合系數(shù)的影響，從而得到彎曲和熱透鏡效應(yīng)誘導(dǎo)模態(tài)變化對TMI影響的綜合效果，使理論更貼近實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步指導(dǎo)光纖激光器的設(shè)計(jì)以及非線性閾值的提升。

技術(shù)研發(fā)人員：程丹,馮昱駿,張昆,程昭晨,張浩彬,房一濤,孫儒峰,余洋,宋奎巖,胡曉蕾,崔馥潔,李堯,張大勇,趙鴻
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國電子科技集團(tuán)公司第十一研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19