为了增加19芯光纤激光器总输出光功率中共相位模式所占比例, 提出两种改进方法, 一是在掺镱光纤端面与反射镜面之间塔尔博特(Talbot)腔内引入三段具有一定间隔的非掺杂光纤, 其结构尺寸和纤芯数值孔径均与掺镱光纤相同; 二是将单模光纤激光器作为种子光源, 利用透镜组对高斯光束进行束腰变换实现模式匹配, 从而最大限度地激励共相位模式。基于速率方程组对改进后的方案进行了数值分析, 计算了光纤端面间隔距离、信号输出端镜面功率反射系数和抽运功率对共相位模式功率所占总输出功率比例的影响。研究表明, 在改进方案一中对于固定的镜面功率反射系数, 存在最佳间隔距离以使共相位模式功率比例最大, 共相位模式所占比例可以从改进前的79.06%提高到88.25%; 通过改进方案二共相位模式所占比例可以提高到95.74%, 从而确保了更好的光束质量。

根据耦合模理论,分析了多芯光纤支持的超模,推导了超模场分布函数的解析表达式,并利用柯林斯(Collins)公式计算这些超模光束的二阶矩,分析各超模的光束质量。为了获得较好质量的光束输出,还对利用塔尔博特腔进行多芯光纤激光器的模式选择进行了数值分析。计算结果表明,只要选择合适的距离参量,塔尔博特腔可以有效地进行模式选择。