微结构掺镱双包层光纤的研究

近年来掺健光纤激光器的研究有了较大发展,出现了用于高功率光纤激光器的双包层掺镱光纤(DCYDF)。双包层掺镱光纤的纤芯作为单模波导用于传输信号光。．内包层设计为多模波导用于传输泵浦光。由于微结构光纤具有可控的周期性折射率并且其模场面积可通过结构参数的调整而加以控制．因此这类光纤在光纤激光器和放大器中有着广泛的应用前景。文章作者根据高功率光纤激光器的性能要求．设计和制备了内包层为D形和六边形的微结构掺镱双包层光纤。     

带反射镜双包层Er-Yb共掺光纤放大器性能研究

基于速率方程和传输方程,理论分析了带反射镜双包层ErYb共掺光纤放大器的输出信号功率和噪声性能。由于反射镜对剩余泵浦光的反射作用,致使激活光纤中参与能量转换的泵浦光增加,从而改善了双包层ErYb共掺光纤放大器的输出性能。数值结果表明,带反射镜光纤放大器只需要无反射镜光纤放大器激活光纤长度的一半,便能获得与之基本相等的高功率输出信号;对于同向泵浦和反向泵浦方式,其噪声系数均低于4dB。     

高温气相掺杂法制备高掺铥石英光纤

介绍了用高温气相掺杂技术制备高掺铥双包层光纤的原理及制备工艺。通过料路温度与掺杂浓度的对比实验,以及对该新制备工艺的研究完善,找到了合适的料路温度,提高了铥的掺杂浓度和掺杂浓度的均匀性,新工艺有效消除了预制棒芯部的凹陷,降低了光纤的本底损耗,最终制作出掺杂浓度高(≥0.6%)、内包层形状为D形的高性能的掺铥双包层光纤。     

高功率窄谱宽1 915 nm掺铥光纤激光器研究

开展了1 915 nm高功率、高效率、窄谱宽输出的掺铥光纤激光器（TDFL）研究。基于全光纤主振荡功率放大（MOPA）结构,采用40 W的793 nm半导体激光器泵浦纤芯直径25 m的双包层大模场面积（LMA）掺铥光纤,获得了最高功率12.1 W的1 915 nm窄谱宽连续种子激光输出。将8 W种子光注入掺铥光纤放大器,在793 nm激光泵浦功率为142.9 W时,获得了平均功率90 W的激光输出,其中心波长为1 915.051 nm,3 dB谱宽仅为94 pm,斜率效率为60.2%,光-光转换效率达63.0%。该系统在40 min运行考核时间内输出激光稳定性良好。     

掺镱双包层光纤吸收特性的研究

对掺镱双包层光纤的吸收特性进行了研究。采用光纤截断法和包层模剥除技术，实现了掺镱双包层光纤纤芯吸收系数的精确测量，测量结果与实际吸收系数的测量误差小于5％。利用白光光源测量掺镱双包层光纤的损耗谱，对其有效吸收系数进行了详细的实验研究，发现有效吸收系数随着光纤长度的增加而减小，随着光纤纤芯直径的增加而增大，在不同弯曲状态下有效吸收系数的测量表明，在弯曲时不同内包层形状的掺镱双包层光纤的吸收特性并不相同，其中D型掺镱双包层光纤对976nm波长的有效吸收系数没有增大。     

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.     

光纤长度优化的高功率铒镱共掺光纤放大器

为了研究不同增益光纤长度下1555nm高功率光纤放大器的输出功率,采用两级混合结构的方法,用掺铒光纤放大器和双包层铒镱共掺光纤放大器分别作为1级预放大器和2级主放大器。掺铒光纤放大器对信号光进行预放大,并提高放大器的信噪比;双包层铒镱共掺光纤放大器为主放大器,其双包层结构可以把更多的多模抽运光耦合进系统。对铒镱共掺光纤的最佳长度做了理论分析和实验验证,在信号光功率为10mW、掺铒光纤放大器的抽运功率为318.58mW、双包层铒镱共掺光纤放大器的抽运功率为11.71W、增益光纤长度为14m时,输出功率取得了2.11W的实验数据。在分析输出信号光谱时发现,L波段附近有放大自发辐射谱出现,这是选择的增益光纤过长导致的。结果表明,在光功率和信号光功率一定时,光纤放大器有一个最佳的光纤长度。这一结果对研究光纤放大器的高功率输出是有帮助的。     

掺铥双包层光纤激光器的热效应分析和实验研究

为了分析温度对掺铥双包层光纤激光器的影响,本文在模拟了掺铥双包层光纤内泵浦功率密度沿光纤轴向分布的基础上,从热传导方程出发,推导了单端泵浦的掺铥双包层光纤内的温度分布,并数值模拟了其温度沿光纤轴向和径向的分布特性.表明在热传导过程中,热量主要沿光纤径向传输.根据模拟结果在实验中设计合适有效的散热装置,测得熔接一个泵浦模块时,采取散热装置后激光器的输出功率提高了19.3％;在此基础上熔接三个泵浦模块,测得每个模块的泵浦电流为36 A时,激光器的输出功率为23.9 W.     

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.     

高功率双包层掺镱光纤放大器

为满足高功率激光系统末级功率提升的要求,研制了高功率光纤放大器,它采用双包层掺Yb3＋光纤作为增益介质,利用泵浦合束器进行泵浦的级联放大。通过有效的热管理及输出稳定技术,对于大信号1053nm波长的输入光,该光纤放大器的增益大于22dB;采用增益均衡技术,20nm带宽范围内增益平坦度小于2dB。     

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。     

端面泵浦掺镱双包层光纤激光器功率输出特性研究

基于端面泵浦掺镱双包层光纤激光器的速率方程,应用MATLAB语言编程,分别数值模拟了功率为60瓦前端泵浦、后端泵浦和双端都为30瓦泵浦时掺镱双包层光纤激光器对应的功率输出特性和粒子数密度值特性,增大不同端面输入功率观察输出功率特性,研究得到后端泵浦上能级粒子数分布平坦,输出功率较大,为50.4705瓦。并且增大输入功率时得到双端泵浦输出功率较大。研究结论为提高掺镱双包层光纤激光器功率输出提供理论和实验参考。     

A cladding-pumped fiber laser with pump-reflecting inner-cladding Bragg grating

A fiber Bragg grating (FBG) was inscribed in the inner cladding of a double-clad fiber, in order to reflect, and thus, double-pass, the pump radiation in a cladding-pumped fiber laser. The effective pump reflectivity of the inner-cladding FBG was /spl sim/46.4%. This increased the slope efficiency of a Yb-doped cladding-pumped fiber laser by up to 8.5%, and the output power increased by 45% with a 3-W pump source. The FBG provides stable and robust pump reflection, while leaving the fiber end free, for example, so that a signal transmission fiber can be spliced to the double-clad fiber.     

双包层塑料光纤放大器热漂白现象的研究

对双包层结构如何减小塑料光纤放大器（POFA）中有机染料的热漂白同时又保持较高的泵浦效率进行了理论分析，并用实验证实了结构的可行性。获得的耦合效率为80％；泵浦功率密度为32W／cm^2。     

侧面分布式泵浦双包层脉冲光纤放大器

采用自行研制的光纤侧面耦合器,设计和研制了侧面分布式泵浦、两级全光纤连接的掺镱双包层脉冲光纤放大器,实现了输出波长为1064nm、平均输出功率达到2.12W、脉冲宽度20ns、重复频率50kHz的高功率、高重复频率全光纤结构脉冲光纤放大器.光纤侧面耦合器对泵浦光耦合效率最高达到69%,对反向信号光的隔离度最低为17dB,有效避免了高功率脉冲回波对泵浦光源的损害,使用更高泵浦耦合效率的侧面耦合器,可进一步提高放大器输出功率.     

Tm-doped fiber amplifiers for 1470-nm-band WDM signals

We describe the gain characteristics of thulium-doped fiber amplifiers (TDFA) for wavelength division multiplexing (WDM) signals. We optimized the TDF length and the ratio between the forward and backward pump power to realize efficient amplification. The TDFA achieved a gain of over 20 dB and a noise figure of less than 6 dB in the 1353-1483 nm wavelength region at a total pump power of 300 mW for WDM signals input at a total power of -7 dBm.     

Novel pumping schemes for fluoride-based thulium-doped fiber amplifier at 690 and 1050 nm (or 1400 nm)

Signal amplification in the S- and S/sup +/-band is demonstrated for the first time by simultaneous pumping of thulium-doped fiber amplifier (TDFA) with 690 and 1050 nm (or 1400 nm). Both pumping schemes are investigated and shown to be highly efficient: Roughly 20 dB of signal gain is available with only 80 mW of 1050 nm plus 42 mW of 690 nm, while signal input power is fixed at -35 dBm. Furthermore, these excitations can take advantage of low-cost readily available pump laser diodes at 690 nm for digital video disk applications. This makes TDFA a promising candidate for coarse wavelength-division-multiplexing applications in metropolitan area network and access network environment.     

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。     

LD侧面泵浦板条激光器热分布研究

建立了二极管侧面泵浦板条激光介质模型,给出了相应的热传导方程,应用有限差分法对热传导方程进行求解,得出了介质内的温度分布。分析了不同吸收系数下以及采用单、双侧泵浦时介质吸收的光强分布及温度分布,并讨论了在单、双侧泵浦条件下,泵浦功率变化对介质温度分布的影响。结果表明采用双侧泵浦更利于获得均匀的温度分布,泵浦功率增大时热效应将显著增大。