高功率光纤激光中横模不稳定性(TMI)的起源
自1960年梅曼建成第一台 在医学、工业、科学等领域产生了广泛的影响。
经过60年的发展，新的激光技术和应用依旧不断涌现，光纤激光可谓其中的典型代表。
光纤的优势不仅源于其细长的几何形状，还因为它是唯一一种具有波导结构的高功率有源介质，因而能够产生衍射极限光束。
有源光纤中，热量沿径向分散，使得 可以在很高的热负荷下运转，产生极高的平均功率。
有别于光纤激光系统中已知的其他非线性效应，TMI成为制约进一步提升光纤激光平均功率的主0要瓶颈。
2010年，Jena课题组首次报道了TMI现象，随后引起广泛关注，并在最近几年成为光纤激光研究的热点。
关于TMI现象，目前被普遍接受的结论包括:
TMI起源于热效应，与掺杂离子无关，任何激光系统(如掺铥光纤激光器)达到某一特定平均功率均会出现TMI。
光束在毫秒尺度上波动，光束在任何时候均为两个或两个以上横模的相干叠加。
当平均功率远高于TMI阈值时，随着平均输出功率的增加，越来越多的横模参与到光束波动中，光束也总体接近超高斯分布(平顶形)。
图1. 光纤中热致RIG产生的四步模型
当光纤激光的输出平均功率超过TMI阈值时，光纤中不同横模之间便会能量转移，这种能量转移需要相位匹配。
长周期光栅(LPG)是一种允许光纤中不同横模间进行能量交换的光学结构，其内部折射率呈周期性(准周期性)分布，周期明显长于激光波长。
为了满足不同横模间的能量转移条件，LPG中折射率变化的周期性和对称性必须与这些横模所产生的模间干涉图样(MIP)相似。