半导体激光器侧面泵浦双包层光纤技术

泵浦耦合技术是研究高功率光纤激光器和光纤放大器的关键技术,而侧面泵浦耦合技术又是通过泵浦耦合技术获取高功率光纤激光器的未来发展趋势。它是通过双包层光纤的侧面将泵浦光耦合进内包层,对纤芯进行泵浦。目前已经提出并且实现了多种侧面泵浦耦合技术。详细叙述了各种耦合方案的工作原理,并对其耦合效率,输出功率,工艺难易进行了分析和对比,最后根据制作工艺和耦合原理将其进行了分类。     

用于高功率双包层光纤激光器侧面耦合的对称夹层结构

提出了一种基于亚波长衍射光栅理论的介质-金属-介质的对称夹层结构,这种结构因为没有使用诸如折射率匹配液、光学固化胶等承受不了较高温度的黏接物质,所以可以用于大功率激光二极管阵列的侧面抽运,尤其可用于条形半导体激光器侧面抽运双包层掺杂光纤中,以制作各种大功率稀土离子掺杂光纤激光器,并且其耦合效率可以达到80%以上。同时,这种侧面抽运技术还支持多点抽运以及光纤两端同时激射高能激光。     

相位掩模版接缝相差对光栅反射峰的影响

电子束刻蚀啁啾相位掩模版采用的是分步啁啾的方法,而掩模版制造过程中分步之间的接缝误差是啁啾光纤光栅反射峰不平坦的一个重要因素.本文以不同分步步长,总长度140mm的相位掩模版为例,理论分析和比较了不同接缝误差对啁啾光纤光栅反射峰的影响.分析表明,最大相位误差为3°和7°时,光栅反射峰波动的统计平均分别为0.98%和2.31%.进行相关试验研究以上相位掩模版写入光栅的反射特性,得出结论与理论分析一致.     

Numerical simulation of asymmetric dual-core fiber with large group-velocity dispersion

The asymmetric dual-core fiber(ADCF) is proposed to obtain large group velocity dispersion(GVD) because of the coupling effects between the fundamental modes of the central core and high-order modes of the side core. The supermodes of the ADCF can provide anomalous-and normal-GVD profiles with large peak values at the maximum dispersion wavelengths. The maximum dispersion wavelengths can be shifted in the wavelength window of 1 550 nm by properly tuning the refractive indexes and diameters of the cores or spacing between the two cores. Furthermore, the numerical results show that the ADCF with the normal-GVD supermode 1 can be employed in the pulse broadening, where the broadening factor can reach more than 30 without pulse distortion from nonlinear effects.     

双包层光子晶体光纤热效应及其影响分析

本文对双包层光子晶体光纤热效应及其模式特性的 影响进行了深入的分析和研究,采 用有限元方法构建了双包层光子晶体光纤的多物理场耦合模型。建立了双包层光子晶体光纤 截面的热传导方程,分别研究了双包层光子晶体光纤径向温度分布与光纤结构参数、换热条 件和热负载的关系。进一步地研究了热效应对光纤基模的有效折射率、有效模场面积和模场 分布的影响。双包层光子晶体光纤的径向温度分布与其结构参数紧密相关。最高温度位于纤 芯的中心,并且随着空气孔比例的增加而增大。同时纤芯的温度随着换热系数和热负载的降 低而降低。光纤的温度梯度随着换热系数和热负载的增加而线性增加。热效应同样影响光纤 基模场的分布。热负载从10 W/m增加到30 W/m 时,基模有效折射率 逐渐增加,基模的有效面积线性降低。并且波长越短,基模场收缩越明显,热效应越严重。     

单偏振的双波长光纤激光器的实验研究

对偏振态稳定的单、双波长可以选择的光纤激光器进行了研究.扭转光纤控制构成腔的偏振态,实现单偏振的单、双波长激光输出转换,选频器采用保偏光纤上写入的光纤光栅,改变保偏光纤的双折射可实现激光输出双波长间隔的自由调谐.室温下,相关实验获得激光双波长间隔0.6 nm,输出功率8 dBm.     

低弯曲损耗大模场面积多芯光纤的研究

针对19芯、37芯大模场光纤提出两种降低弯曲损耗的方法,一种方法是在芯区外引入一层空气孔,另外一种方法是在芯区外引入多包层低折射率结构。理论分析表明,多芯光纤弯曲损耗存在临界弯曲半径,在大于临界半径的情况下,弯曲损耗基本不变,在小于临界半径的情况下,弯曲损耗急剧增大。引入空气孔后,当19、37芯光纤模场面积分别为516μm2和920μm2时,临界弯曲半径都从3.5 cm减小到4 mm。当引入包层数达三层以上时,多包层结构也可使19、37芯光纤的临界弯曲半径从3.5cm减小到4 mm。     

改进的高功率飞秒脉冲系统理论研究

理论分析了由掺镱光纤放大器、高非线性光纤(HNLF)和光栅对组成的高功率飞秒脉冲产生系统。由于掺镱光纤放大器固有的有限带宽效应会导致脉冲抛物波形和线性啁啾的畸变,影响脉冲的压缩。在放大器和光栅对之间引入高非线性光纤,可以在展宽脉冲频谱的同时也保持波形和线性啁啾。针对高非线性光纤计算了不同的非线性系数和色散参量对压缩脉冲宽度和压缩效率的影响。研究表明,较高的非线性系数可以进一步降低最小压缩脉冲宽度,但是压缩效率随光纤长度增加而下降的趋势也变得越显著;较低的色散参量有利于得到更短的压缩脉冲,并且相对较高色散参量不会显著地降低压缩效率;在一定范围内,通过延长高非线性光纤可以缩短压缩脉冲,同时需要兼顾压缩效率。     

大模场面积低正常色散的同轴双芯光纤

为设计具有大模场面积和正常色散的光纤,提出了一种新型的同轴双芯光纤。通过在中心纤芯内引入空气孔,光纤能够拥有红移的零色散波长和提升的有效模场面积。进一步分析了光纤参数对光纤群速度色散和有效模场面积的影响。据此分别设计了具有三种不同参数条件的光纤,光纤具有宽带的正常色散工作区域,可分别覆盖1 400—1 800 nm, 1 700—2 000 nm, 2 000—2 300 nm,具有大于-5 ps/(nm·km)的群速度色散,有效模场面积可高达296μm²。提出的光纤在高功率超短脉冲光纤激光源中具有潜在的应用价值。     

基于压电陶瓷相位调制器的外调制相位生成载波法研究

对基于压电换能器PZT(Piezoelectric Transducer)的外调制相位生成载波PGC(Phase-Generated Carrier)法进行了深入的理论分析和实验研究.PZT光纤相位调制器利用电致伸缩效应来改变缠绕在其上面的光纤的长度,进而实现对光纤中光相位的周期性调制.在马赫曾德尔光纤干涉仪MZI(Mach-Zehnder Interferometer)的参考臂中加入该光纤相位调制器便可以将载波信号调制到光纤干涉仪的输出信号当中.计算机仿真分析了调制参数对PGC解调结果的影响.并通过实验验证了这种调制解调方案的可行性.利用美国国家仪器公司的数据采集系统及Labview编写的解调算法,在臂长为200 m的MZI中成功实现了相位解调,恢复出MZI传感臂中的原始相位信息,解调信号与原始信号的相关系数在0.99以上.