缺陷型内包层双包层光纤吸收效率研究

缺陷型内包层双包层光纤由于其特殊的内包层横截面结构,对于光波的吸收效率要比理想圆型内包层双包层光纤提高许多。由于射线法在分析光波在光纤中的场分布、传播功率等情况时有其局限性,因此,文章改用波动理论对缺陷型内包层双包层光纤进行分析,试图找出不同类型的缺陷型内包层双包层光纤单位距离内吸收效率的差异。     

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.     

渐变折射率双包层光纤吸收效率的波动理论分析

用已知的积分公式计算了光纤中的总模数;用WKN方法推导了2个积分,分别用以计算两部分不能被双包层光纤(DCF)纤芯吸收的模式数量;最后将不被吸收的模式数与光纤总传播模式数作比较,得出渐变折射率DCF的吸收效率。给出了计算实例．讨论了吸收效率与渐变折射率参数及纤芯偏心距离之间的关系。     

双包层光纤吸收效率影响因素的研究

泵浦光的吸收效率是影响双包层光纤激光器输出功率的重要因素.在对双包层光纤的掺杂离子浓度、纤芯直径、内包层形状和尺寸、光纤弯曲和缠绕、外包层的背底损耗等因素对吸收效率的影响进行分析的基础上,分析了改变上述因素来提高吸收效率过程中,会出现的制约因素和需要注意的问题.     

新型螺旋型内包层双包层光纤吸收效率分析

提出一种新型的内包层横截面边界为螺旋曲线的双包层光纤结构,并给出一种分析双包层光纤吸收效率的新方法:它以射线法为基础,采用概率理论计算出光纤内部传播的光线每次被内包层边界反射后能够被纤芯直接吸收的概率,并以此概率来衡量内包层横截面形状对光纤吸收效率的影响.最后用这种方法对螺旋型双包层光纤进行分析,得出它比一般缺陷型双包层光纤优异的结论.     

双包层光纤内包层形状对吸收效率的影响分析

在理想情况下，用二维几何光学对双包层光纤中的泵浦光传输路线进行分析，从而得出不同内包层形状下的吸收效率。圆形内包层有最低的吸收效率，破坏同心圆的圆对称性后吸收效率显著提高，如偏心圆结构有比同心圆大的吸收效率，矩形和D形内包层可以达到理论上100％的吸收效率。     

用边界反射原理计算双包层光纤的吸收效率

以双包层光纤(DCF)中内外包层分界面上的点作为研究对象,对于分界面上的任意一点运用边界反射原理,确定在内包层截面中,能发出被掺杂纤芯吸收的光线的点源所占有的面积,将此面积与内包层总截面积作一比较,算出这一点对双包层光纤吸收效率的贡献。按该方法计算内外包层分界面上每一点对吸收效率的贡献并取平均,最后可求得双包层光纤的总吸收效率。讨论了双包层光纤的圆对称和偏心两种情况,结果与已有文献中的结论完全一致,但这种方法的计算过程更为简便。     

双包层光纤芯径与位置影响吸收效率的研究

为了提高双包层光纤结构中泵浦光耦合进纤芯的效率,文章首先探索了常折射率内包层光纤中芯径与内包层尺寸比对吸收效率的影响。然后对端泵入射光进行建模,研究了纤芯偏心距的优化。数值模拟结果表明,当偏心距为R-r时,即纤芯位于内包层边缘时,吸收效率最高。文章还阐述了渐变折射率内包层对耦合效率的影响。     

双包层光纤与抽运光的耦合方式研究

抽运耦合方式是决定光纤激光器／放大器性能的一个重要因素。文中对国内外现有的几种常用的抽运方式和嵌入反射镜侧面抽运耦合方式进行了综述。     

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。     

用于高功率侧向泵浦的透射光栅耦合器

提出一种用于侧面泵浦大功率双包层光纤(DCF)激光器的双凹槽、双槽深的透射光栅耦合器,它可以被直接制作在DCF的侧面内包层上,以实现大功率的激光泵浦。利用严格的电磁场衍射理论对这种结构进行分析,并且通过结合一种梯度优化的拟牛顿算法(quasi-Newton methods)和微型遗传算法(micro-genetic algorithm)对这种结构进行优化,当侧面入射泵浦光分别为TM和TE偏振时,能实现的最大耦合效率分别为81.2%和79.7%,而且选择合适的参数可以做到偏振不敏感,对非偏振光的最大耦合效率可达72.4%,3种情况下光栅耦合器材料的折射率均大于1.8。对光栅的各个结构参数的制作容差γ、LD阵列的出射波长的漂移以及泵浦光的入射角度θ对耦合效率η的影响也进行了分析。     

Double Clad Er-doped Fiber Amplifier

Presented is a theoretical study of double-clad Er-doped fiber power amplifier（EDFA）. Two kinds of double clad fibers（DCF） with rectangular and ＂flower＂ inner clad shapes are studied, and these fibers have different coupling constants and propagation losses. We calculate the effective pump power absorption ratio along the fiber with different coupling constants from the first cladding to the doped core and with different propagation losses for the power in the inner cladding. Then the gains of the double clad Er-doped fiber amplifiers versus fiber lengths are calculated using the EDFA model based on propagation and rate equations of a homogeneous, two-level medium.     

高功率光纤激光器发展概况

高功率光纤激光器以其优越的性能和超值的价格,在光通信、印刷、打标、材料加工、医疗等领域有着广阔的应用,将会很大程度上替代传统激光器,并开辟一些新的激光应用领域,扩大激光产业的规模.概述国内外高功率光纤激光器的发展历史与现状.展望了高功率光纤激光器的发展前景.     

高功率双包层光纤激光器侧面耦合技术的研究进展

双包层光纤侧面耦合技术将泵浦光从光纤侧面耦合进入内包层,与端面耦合技术相比,更有利于高功率光纤激光器的实现.介绍了角度磨抛、微棱镜、V形槽、内嵌反射镜、衍射光栅多种侧面泵浦耦合技术的结构、原理以及系统性能参数,并分析了各种技术方案中需要解决的问题.