国产化大模场掺镱光子晶体光纤的设计与制备

文章作者设计了大模场双包层光子晶体光纤(PCF)的波导结构,并采用自主知识产权的专利技术,在国内首次制备出了高数值孔径大模场掺镱双包层光子晶体光纤.该光子晶体光纤的内包层数值孔径为0.65,纤芯数值孔径为0.06,有效模场面积为1465.7/μm2     

国产化大模场掺镱光子晶体光纤的设计与制备

理论分析了空气孔尺寸与晶格常数对光子晶体光纤(PCF)单模特性的影响,设计了大模场双包层PCF的波导结构。采用自主知识产权的专利技术,制备出高数值孔径大模场掺Yb双包层PCF,其内包层数值孔径为0.65,纤芯数值孔径为0.06,有效模场面积为1 465.7μm2。     

基于光纤光栅谐振腔的双包层光纤激光器

理论分析了线型腔双包层光纤激光器的输出特性,包括光纤长度、光纤损耗及后腔镜反射率对激光输出功率和阈值泵浦功率的影响.设计了基于光纤光栅谐振腔的双包层光纤激光器,采用锥度光纤实现了泵浦模块与双包层光纤之间的低损耗连接,实现了全光纤化的掺Yb3 双包层光纤激光器,其阈值泵浦功率为300 mW,在泵浦入纤功率为17 W时达到了10.5 W的最大激光输出功率,斜率效率为62%.     

掺Yb3 双包层光子晶体光纤激光器的实验研究

实验采用中心波长975nm的最大输功率5W的LD作泵源，掺Yb^3-双包层光子晶体作增益介质，二色镜和光纤端面构成F-P腔。光纤长6m；纤芯直径为3．9μm．对泵光的吸收系数为2300dB／m；内包层直径为200μm．大数值孔径设计(对泵光，数值孔径为0．7)。实验结果表明，在入纤泵浦功率1．73W时获得波长1．078μm、功率1．45W的单模激光，斜率效率为85．1％；模式竞争和自脉动效应是影响激光器输出稳定性能的主要因素。     

双包层光纤放大器研究

双包层光纤放大器输出功率高,可用于密集波分复用系统、光纤CATV系统以及空间光通信系统中。本文采用分段方法,利用光子数平衡原理建立了半数值双包层掺稀土光纤放大器理论模型。利用本模型可以对双包层光纤放大器进行优化设计。     

掺镱双包层光子晶体光纤的理论设计及制备

针对掺镱双包层光子晶体光纤进行了模拟计算,包括结构参数分别与数值孔径及光纤单模特性的关系等.根据模拟的结果精确设计出了光纤的结构,详尽描述了制备掺镱双包层光子晶体光纤的步骤和具体方法,并展示了试验结果.     

双包层掺镱光纤研究进展

双包层掺镱光纤技术使高功率光纤激光器和放大器成为可能。最近几年随着制造技术和器件应用技术的发展双包层掺镱光纤也有了飞速发展,但是激光器的输出功率却受到受激拉曼散射和布里渊散射等非线性效应的限制,可以通过降低纤芯数值孔径、大模面积等方式来克服这种限制。分析和讨论了双包层掺镱光纤的激光放大原理、大模面积双包层掺镱光纤、多芯双包层掺镱光纤和微结构双包层掺镱光纤,介绍了掺镱光纤的研究现状和发展趋势。     

双包层光纤的侧面泵浦耦合技术

泵浦耦合技术是获得高功率光纤激光器的关键技术之一。双包层光纤侧面泵浦耦合技术通过双包层光纤侧面将泵浦光耦合入内包层,相对于光纤端面泵浦耦合技术有很多优点。针对于双包层光纤激光器的特点,已经发展了多种光纤侧面泵浦耦合技术。概述了目前已经在实验中采用的光纤侧面泵浦耦合技术,并就各自的特点进行了比较。     

光子晶体光纤在光纤激光器中的应用

光子晶体光纤研究的日趋成熟不仅拓宽了光纤激光器的研究领域,同时也推动了激光技术的发展.文章针对大模面积双包层光子晶体光纤的特点,探讨了其在光纤激光器中的应用,重点阐述了光子晶体光纤在光纤激光器应用领域的最新进展,并介绍了燕山大学在制备稀土掺杂光子晶体光纤上所取得的最新成果.     

新型全光纤结构双包层光纤激光器

基于对双包层光纤的内包层结构、掺杂浓度、剖面折射率分布、外包层的背底损耗等因素对泵浦光吸收效率的影响进行分析的基础上,对掺Yb3 双包层光纤内包层直径对泵浦光的吸收长度和泵浦效率进行了理论模拟.采用半导体激光二极管光纤模块作为泵浦源,采用梅花瓣型双包层光纤与光纤光栅元件连接制作了全光纤结构的光纤激光器,实验获得了6.02W单模光纤激光器,中心波长为1080nm,半高宽为0.11nm,斜率效率为1.7W/A.     

弯曲双包层光纤吸收效率的理论分析

以耦合功率理论为基础,提出了一种分析弯曲结构双包层光纤吸收效率的新方法.在双包层光纤内,由于弯曲结构引起在内包层中传输的泵浦光发生模式间的耦合,通过分析居于主要地位的模式间发生耦合的情况,计算耦合功率的大小.然后根据此功率的大小,判断弯曲结构双包层光纤内掺杂纤芯吸收泵浦光功率能力的强弱,并通过计算实例,分析弯曲结构对吸收效率的影响.最后结合侧面泵浦耦合技术,提出了一种新的大功率双包层光纤激光器的设计模型.     

双包层光纤激光器中包层光的滤除

双包层光纤激光器的输出性能及稳定性与包层光的滤除程度有关。光纤激光器输出光中的剩余抽运光不仅会影响到输出光的单色性,还会对输出设备造成损害,甚至破坏光学器件。通常在内包层外涂一种高折射的导光胶来滤除包层光,但此方法使包层光在较短的长度内被大量地滤除,导致热沉上功率密度较高,给散热带来较大的压力。实验中采用3种不同折射率的导光胶,分步滤除包层光,减小局部温度过高。采用Zemax和Matlab软件研究了此滤除方式的特点,搭建了验证实验系统。实验结果表明,输出激光中的包层光已被滤除,滤除效果可达到20 dB,且热量分布均匀,不会引起局部温度过高。     

双包层塑料光纤放大器增益特性的研究

依据双包层光纤的截面特征,给出了适用于双包层结构光纤放大器的速率方程和功率传输方程,并用数值方法对不同结构的双包层塑料光纤放大器的增益特性进行了分析,结果表明:,偏心结构双包层塑料光纤放大器在提高信号增益的同时,又可有效地避免有机染料发生热漂白.     

双包层光纤侧面耦合器

研究了一种侧面抽运双包层光纤的方法,从被剥除了外包层、端面为350μm×400μm的D型双包层光纤内包层上切下长度为3mm的一段柱体,并胶合在相同的双包层光纤内包层的侧面上,构成了柱体-光纤侧面耦合器。半导体激光器的抽运光从该柱体的一端入射并通过它耦合进入双包层光纤的内包层,实验测得耦合器最大耦合效率为85%。该方法适用于输出功率为数瓦的光纤激光器和放大器的侧面抽运。     

高功率掺Yb3 双包层光子晶体光纤超荧光光源

实验报道了一种新型的高功率宽带掺Yb^3＋双包层光子晶体光纤（DC-PCF）超荧光光源（SFS）。利用端面耦合技术直接将高功率激光二极管激光器（LD，中心波长为976nm）输出的泵浦光耦合进掺Yb^3＋ DC-PCF。采用双程前向泵浦方式获得了平坦的宽带超荧光输出，最大超荧光输出功率1．649W，斜率效率为56．7％，3dB带宽为22．4nm。     

微棱镜与双包层光纤侧面耦合效率的实验研究

对微棱镜与双包层光纤侧面耦合技术进行了研究。用光学胶把尺寸为1mm×1mm×1mm直角棱镜的直角面胶合在尺寸为330μm×170μm的内包层侧平面上,激光束以一定的角度从微棱镜的另一直角面入射并通过它耦合进入双包层光纤的内包层,实验测得耦合效率为86%。该方法可用于双包层光纤的侧面抽运。     

大模场双包层光纤熔接的功率对准技术研究

为了提高高功率光纤激光器中大模场双包层光纤的熔接质量,采用NUFERN 20/400μm双包层光纤搭建了光功率对准系统,对大模场双包层光纤中存在包层光以及纤芯中只有基模和存在高阶模时光纤径向偏移与耦合效率的关系进行了理论分析和实验验证。结果表明,大模场双包层光纤中包层光和纤芯中高阶模的存在使耦合效率对径向偏移变化的敏感度降低,滤除包层光和高阶模后耦合效率随光纤径向偏移量呈高斯型变化; 使用光功率对准系统搭建千瓦级双端抽运激光系统,最大输出功率约1170W,光光转换效率约73%,光束质量约1.22,实现了千瓦级准单模输出。光功率对准技术能够实现待熔光纤的精确对准,对高功率光纤激光器输出性能的提升有重要意义。     

高功率双包层光纤激光器温度分布的有限元分析

高功率双包层光纤激光器的热效应严重制约光纤激光器的输出功率和光束质量。首先通过求解热传导方程得到简化情况下的温度解析解;然后，利用有限元方法对不同情况下的温度分布进行模拟计算。通过模拟计算得到：外包层聚合物材料的热传导系数对光纤的温度分布影响较小，因而在近似计算时可以认为纤芯及内、外包层热传导系数相等;外包层表面的对流换热系数对温度分布影响较大，增大对流换热系数，可以有效地降低光纤激光器的热效应;外包层光纤半径的大小对光纤激光器的温度分布也有影响。所得的结果为设计实现千瓦级光纤激光器提供了参考。     

双包层光纤抽运光的微型棱镜侧面耦合法的耦合效率分析

微型棱镜侧面耦合方法是目前双包层光纤抽运光耦合的新方向之一,提出一种新型的棱镜耦合方法,并从理论上计算了该方案的耦合效率。采用几何光学方法分析了影响耦合效率的最主要因素——抽运光束相对于微型棱镜入射端面倾斜角度对耦合效率的影响情况;通过数值计算,证实这种棱镜耦合技术的耦合效率理论上可达到90％。是一种具有优化结构的棱镜侧面耦合法。