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.     

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。     

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.     

用耦合功率理论分析缺陷双包层光纤吸收效率

当泵浦光在内包层有缺陷的双包层光纤(DCF)内传输时,只有在光纤中心处有场强的LP0n模才能直接被单模掺杂纤芯吸收;但根据耦合模扩散理论,与LP0n模对应的一组亮环最邻近的2n个亮环所携带的功率能耦合进LP0n模,被纤芯吸收。运用耦合功率理论中的功率耦合系数方程,算得2n个亮环与相应LP0n模间的2n个功率耦合系数,将之相加得到总的功率耦合系数。根据此系数的大小,可以判断单位长度内掺杂纤芯吸收光功率能力的强弱。运用这种方法计算内包层为D型、有双重缺陷和矩形的DCF的功率耦合系数,可以发现,在内包层缺陷面积相等的前提下,前者的吸收效率更大,这结果用基于射线法的等亮度定理是得不到的。     

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.     

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。     

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。     

采用内置反射镜将抽运光耦合进光纤内包层

掺稀土的光纤激光器和放大器在现有的许多应用中正在开始取代传统的固体激光器,并且在材料加工、化学检测等诸多领域开辟了新的应用。由于大尺寸的多模内包层光纤便于使用较高功率、较低价格的多模抽运源．双包层光纤正有助于使光纤激光器输出较高的功率和脉冲能量。     

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。     

双包层Er2Yb 共掺光纤放大器理论模型研究

针对以往双包层Er2Yb 共掺光纤放大器理论模型存在的问题,在考虑了纤芯横截面内 不同能级的粒子数分布与信号光强大小关系的基础之上,重新建立了双包层Er2Yb 共掺光纤放大器的理论模型。并利用该模型分析了双包层Er2Yb 共掺光纤放大器Er3 + 、Yb3 + 上能级的粒子数分布,以说明该理论模型的合理性。     

双包层光纤中泵浦光线的理论分析

在几何光学的基础上,采用解析的方法分析了双包层光纤激光器的泵浦问题,讨论了内包层中泵光的传输行为.推导了传输过程中不同的光线与纤芯中心轴的距离,由此确定了能够产生泵浦作用的光线;之后,又进一步分析了对泵浦有贡献的光线在纤芯中走过的长度.     

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。