熔融拉制微纳光纤耦合器的仿真模拟

为了对微纳光纤耦合器进行研究,采用光束传播法,在不同熔融区长度和不同波长输入光情况下对微纳光纤耦合器的熔融拉制过程进行数值模拟,取得了输出光功率随拉伸长度变化的曲线和光场分布,并分析了耦合器的3个阶段的模场变化和光场特点。结果表明,当拉伸到微纳光纤耦合器失去有效耦合阶段时,两光纤的输出光功率趋于相等且不再随拉伸长度的变化而变化;熔融拉锥耦合器在各个阶段的光场分布特点不同;熔锥型的微纳光纤耦合器失去有效耦合与熔融区的光纤直径直接关联,且此光纤直径与输入光的波长有关,波长越小,熔融区需经拉伸达到的光纤直径越小。这一结果对研究微纳光纤耦合器失去有效耦合的成立条件是有帮助的。     

熔融拉锥过程中熔锥形状特性的研究

为了便于精确控制熔锥光纤的形状,基于理论与实验研究,首先建立了熔融拉锥过程中熔锥光纤的成形模型,分析了熔锥形成的基本原理,并分别对加热区域不变及线性变化两种情况下熔锥形状进行理论分析,确定了加热区域长度、拉锥距离与熔锥过渡区形状、锥腰长度及半径的关系,最后给出了一系列熔锥光纤的理论形状和实验得到的实际形状。实验结果表明,熔锥的实际测量值与理论值十分接近,相对误差<3.89%。     

大模场面积光纤激光器拉锥法模式选择

大模场面积(LMA)光纤激光器的光束质量通常比单模光纤激光器的光束质量差。采用光纤拉锥的方法进行模式选择,从而提高大模场直径光纤激光器的光束质量。拉锥区距光纤激光器的输出端约5 mm,纤芯最小为9μm,约为未拉锥部分纤芯直径26μm的1/3。实验研究表明,在拉锥后,光纤激光器的光束质量因子M2由3.50减小为1.81,相应的斜率效率由63.6%减小为51.1%。虽然拉锥后最大输出功率减少了约19.8%,但其亮度增大为拉锥前的3倍。     

熔锥光纤渐逝波光场吸附半导体量子点技术研究

基于渐逝波光场对微纳粒子具有光吸附力的效应,提出了利用熔融拉锥光纤吸附沉积半导体量子点的实验研究。以波长为980 nm的激光作为光源,在熔融拉锥光纤表面成功吸附沉积了高密度硫化铅(Pb S)量子点薄膜。通过光抽运,在吸附沉积Pb S量子点的熔锥光纤中观测到Pb S量子点光致发光光谱,并实现了在1550 nm波段的光放大,增益达6.8 d B。     

光纤熔锥相向注入二极管激光器

讨论了光纤熔锥耦合外腔法改善二极管激光列阵光束质量的特点。采用多模光纤熔锥方法实现了两个半导体激光器(LD)之间的互注入。单模半导体激光器与光纤之间采用直接耦合的方法,耦合后两光纤输出功率都为5mW。互注入后LD1的波长由656.2nm变为657.2nm,光纤输出功率降为3mW,LD2波长由658.8nm变为658.2nm,光纤输出功率降为2.9mW。光纤熔锥时相向放置,激光束可直接进入对方谐振腔,不需再使用外腔反馈镜。     

应用CO2激光器制备STM光纤探针的研究

以普通的单模石英光纤为材料,改进熔融拉锥装置,利用有旋转曲面的凹面镜,实现了制作扫描隧道显微镜光纤探针的加工过程.实验表明,改进后的拉锥装置满足了制作纳米量级针尖曲率半径光纤探针的基本要求.     

熔锥型光纤耦合器的制备与测试

论述了熔锥型光纤耦合器的功率耦合理论，利用熔融拉锥法制得了3dB单模光纤耦合器。利用可调谐光源和光谱分析仪组成的光学测试系统，测试了熔锥型光纤耦合器的附加损耗、方向性与均匀性等光学性能。实验表明，该方法具有制作简单、较低的附加损耗和良好的方向性等优点。利用扫描电子显微镜观察了光纤耦合器的表面，发现在光纤耦合器的锥区存在微裂纹，并且拉伸速度越快，微裂纹越明显；在光纤耦合器的耦合区．光纤表面存在微小晶粒，且拉伸速度越慢，晶粒越粗大。     

半导体激光器与单模光纤的耦合—理论与实验研究

本文介绍半导体激光器与单模光纤耦合的理论与实验研究.采用拉锥光纤,实验测量的高功率大辐射角半导体激光器与单模光纤之间的耦合效率为44％.     

光纤锥模场传输特性及光纤微透镜最佳位置研究

分析了两类光纤维（熔拉锥和腐蚀锥）的模场传输特性,引入了特征转换点,为降低模式耦合损失和增强聚焦效果,光纤锥微透镜制作的最佳位置,熔拉锥在靠近特征转换点处,腐蚀锥在锥端至特征转换点之间,并讨论光纤微透镜对高斯光束的聚焦。     

亚微米光纤制备及非线性增强效应

设计了一种新型条形电加热炉,以普通单模石英光纤为材料,采用熔融拉锥法制备了直径为亚微米量级的拉锥石英光纤.研究了该光纤的受激拉曼散射效应,展望了其在光通信领域的潜在应用.     

微纳光纤的导波及远场辐射特性

为了研究微纳光纤的导波和远场辐射特性,采用模式理论和衍射理论分析了微纳光纤芯径与模场、z向能流密度、有效模面积和远场强度的关系,并通过拉锥光纤进行了实验验证。结果表明,通过合理设计,微纳光纤的大部分能量在包层中以倏逝波的形式传输,光纤的有效模面积可以超过1000μm2。拉锥光纤的实验证实了微纳光纤可以有效地传输导波并把其辐射出去。     

声扭波在单模光纤中的应用

光纤中的基模LP01有两种偏振态,通过在油光纤方面加入声扭波可以引起两个偏振模发生耦合,本文主要介绍了声扭波和振幅和色散关系,同时也发现,采用高阶声扭波可以提高耦合系数的值。     

光纤弯曲对掺镱光纤激光器光束质量的影响

通过改变F-P腔全光纤激光器中的光纤盘绕半径,对输出激光光束质量进行了研究.搭建了百瓦级全光纤激光器.最大泵浦功率为436 W的条件下,获得了300 W波长1 080 nm的激光输出.光束质量M2=1.13.光-光转换效率为69%.理论分析并计算了20/400 m大模场面积双包层光纤中的两种导波模式LP01模和LP11模沿光纤径向的功率分布和弯曲损耗;利用光纤弯曲选模方法,实验上探究了光纤弯曲半径对输出激光模式及光束质量的影响.实验发现,通过光纤弯曲方式可以有效地消除高阶模式,再经过包层光剥除可以获得更好的光束质量M2=1.06.     

激光的光纤传输特性研究

本文从理论上计算了高期光束经透镜及光纤的传输特性，指出了当胺的参数ｚ０≤ｆ时，高斯光束经透镜后的模斑位置严重偏离透镜的焦点。文中还指出了保证光纤弯曲时子光线不漏出，对光纤的数值孔径有一定的要求。     

利用单透镜结构实现自由空间激光进入单模光纤的耦合研究

自由空间激光与光纤的高效耦合可大幅降低激光 能量损耗。基于高斯光束通过透镜的传输规律,分 析经过单透镜变换后的激光光束特性,即像方激光光束特性。对自由空间激光与单模光纤的 优化耦合进行研究。通过分析匹配单透镜参数对像方光束的影响, 选择单透镜合适焦距参数,实现激光与光纤参数的高效匹配,满足激光光束的像方腰斑小于 10 μm且数值孔 径小于0.12。通过实例,分析采用焦距为5mm的单透镜对780 nm空间激光到单模光纤的耦合效 率,结果表明自由空间激光到单模光纤的耦合效率高达90%。该耦合 系统结构简单,可实现激光由自由空间到至光纤的高效率传输。     

光纤激光及其相干合成光场的准确分析

为了准确地研究光纤激光及其相干合成光束的远场传输特性,采用将LP01模分解为许多不同拉盖尔-高斯模叠加的方法,分析了LP01模以及多个光纤激光相干合成光束的传输光场分布和光束质量,并与用高斯函数表示的光纤激光的光场进行了比较.分析中发现,基模高斯光束与LP01模的初始场分布基本相同,但传输后的光场分布会产生较大误差,在光纤激光相干合成光场的分析中两者间的差别也非常明显.结果表明,为更准确地分析光纤激光及其相干合成光束的传输特性,光纤激光的模场表达式应采用拉盖尔-高斯模的叠加式.     

一种基于三芯光纤的模式复用器/解复用器的设计

提出了一种基于三芯光纤的模式复用器/解复用器,三个纤芯包括两个相同的单模纤芯和一个少模纤芯,在少模纤芯中写入长周期光纤光栅以实现单模纤芯中LP01模与少模纤芯中LP11模间的转换。同时从两个单模纤芯输入LP01模,能激发少模纤芯中两个简并的LP11,a模和LP11,b模。采用光束传播法分析了该模式复用器/解复用器的耦合特性及串扰。数值模拟结果显示,若以少模纤芯中LP11模输出能量大于-1dB的波长范围作为该模式复用器/解复用器的工作带宽,则能够达到23nm,并且少模纤芯中生成的其他模式的输出能量皆比LP11模的输出能量小-21dB以上。该模式复用器/解复用器能够实现对少模光纤的模式复用与解复用,并具有极低的串扰。     

低弯曲损耗少模光纤传输特性研究

提出一种采用少模阶跃光纤与单模光纤连接的方法,实现低弯曲损耗传输的新型光纤通信系统。采用有限元法研究了在模场直径相同的情况下少模光纤纤芯半径与折射率差的关系,以及不同参数下光纤的弯曲损耗;采用光束传播法计算了少模光纤的各种模式与普通单模光纤的基模的连接损耗。证明了采用少模光纤可以利用模式间的正交性实现有效的单模传输,并具有低的弯曲损耗和连接损耗。     

楔形微纳光纤能量分布特性研究

为了探究楔形端面对光纤传输特性的影响,采用COMSOL Multiphysics数值仿真软件,模拟研究了具有楔形端面的微纳光纤,数值计算了两根楔形微纳光纤的耦合效率,得到了单根楔形微纳光纤中的能量分布和两根光纤发生耦合时的耦合效率。结果表明,越靠近楔形微纳光纤的尖端位置,束缚在纤芯表面上的能量越多;沿着光场的传输方向,楔形区域中的能量密度先增大后减小;楔形端面处存在的菲涅耳反射对耦合效率有微小的影响,但不影响整体变化规律;轴向位移和径向位移的增大,都会使得耦合效率减小,而随着楔角的增大,耦合效率先减小后增大。对楔形微纳光纤的研究,将为其在光纤传感领域的应用打下基础。     

Optical phase-front inscription over optical fiber end for flexible control of beam propagation and beam pattern in free space

We report a novel compact all-fiber technique to control the beam propagation and beam pattern in free space. By coating an azo-polymer thin film layer on the optical fiber end surface, various surface relief grating (SRG) structures were inscribed over the film using a single step direct exposure of interference patterns to form a novel organic/inorganic composite fiber optics beam shape converter. The linear and concentric SRGs were experimental characterized along with numerical simulations.