大模場(chǎng)光纖被被定義為芯直徑大于純單模光纖芯徑且僅允許一個(gè)或幾個(gè)空間傳播模式的一種光纖。

大模場(chǎng)光纖技術(shù)途徑

綜觀大模場(chǎng)光纖激光的研究情況，歸納起來(lái)，實(shí)現(xiàn)高光束質(zhì)量激光輸出的大模場(chǎng)光纖主要通過(guò)3 種技術(shù)途徑：光纖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模式選擇控制和模式轉(zhuǎn)換法。

基于光纖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的單模輸出光纖

這一類大模場(chǎng)光纖主要通過(guò)改變纖芯或包層的折射率分布來(lái)實(shí)現(xiàn)直接的單模輸出。通常采用的辦法是增加光纖芯徑大小同時(shí)又降低纖芯數(shù)值孔徑以滿足單模傳輸?shù)臍w一化頻率要求，但受光纖的蒸汽沉積法加工工藝的限制，普通階躍光纖的數(shù)值孔徑很難做到0.05 以下， 相應(yīng)的單模光纖芯徑大小在17 μm 左右(對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)1.1 μm)。為了獲得更大芯徑的單模光纖， 有人提出將纖芯的折射率分布改用平坦模形、漸變形、復(fù)合形等分布的辦法，或者在包層中設(shè)置周期性結(jié)構(gòu)、泄漏結(jié)構(gòu)等折射率分布，通過(guò)泄漏或耦合等方式使光纖等效地實(shí)現(xiàn)基模輸出；也有人提出利用光纖加工過(guò)程中，殘余熱應(yīng)力的彈光效應(yīng)形成極低的折射率差來(lái)實(shí)現(xiàn)較大直徑的基模輸出。

基于模式控制和選擇的多模光纖

雖然通過(guò)光纖的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)直接的單模輸出, 但這種情況下的大模場(chǎng)光纖數(shù)值孔徑通常比較低, 抗彎特性差。比如前面的100μm棒狀光子晶體光纖, 數(shù)值孔徑NA=0.03, 只能在保持平直的狀態(tài)下使用, 稍微的彎曲會(huì)給它帶來(lái)致命性的迫壞, 這對(duì)實(shí)際光纖激光器的應(yīng)用非常不利。而且由于受材料和光纖目前摻雜工藝的限制, 普通摻雜石英光纖纖芯的數(shù)值孔徑的最小值約為0.05, 要求更大芯徑的話必然需要多模輸出, 在很多應(yīng)用中不易滿足。為了實(shí)現(xiàn)基模的輸出, 通常需要采用模式控制和選擇的方法來(lái)盡可能地抑制高階模輸出。一般采用的控制方法有:彎曲選模、光錐選模、增益控制選模、腔鏡選模等。 

模式轉(zhuǎn)換法

S. Ramachandran 等提出的模式轉(zhuǎn)換機(jī)制，利用長(zhǎng)周期光纖光柵和高階模光纖（HOF）來(lái)實(shí)現(xiàn)高階模與低階模之間的轉(zhuǎn)換，使光場(chǎng)主要以模場(chǎng)面積較大的高階模形式存在， 獲得了較大的模場(chǎng)面積( 達(dá)到2100μm^2 甚至3200μm^2)，避免了非線性效應(yīng)的影響。