国产化大模场掺镱光子晶体光纤的设计与制备

理论分析了空气孔尺寸与晶格常数对光子晶体光纤(PCF)单模特性的影响,设计了大模场双包层PCF的波导结构。采用自主知识产权的专利技术,制备出高数值孔径大模场掺Yb双包层PCF,其内包层数值孔径为0.65,纤芯数值孔径为0.06,有效模场面积为1 465.7μm2。     

掺镱大模场光子晶体光纤研究进展（特邀）

掺镱大模场光子晶体光纤在高峰值功率超快激光放大器中有着重要的应用价值,其研究得到了广泛关注。首先简要介绍了国内外掺镱大模场光子晶体光纤的研究进展,阐述了掺镱大模场光子晶体光纤的基本设计思路,对比说明了保偏型掺镱光子晶体光纤的设计制备方法。重点介绍了近十年来中国科学院上海光学精密机械研究所在掺镱大模场光子晶体光纤方面的研究进展。包括掺镱大模场光子晶体光纤的纤芯折射率大小和均匀性控制、光子晶体光纤微结构控制等关键技术。采用自主研制的四种芯径为40～100μm的掺镱大模场光子晶体光纤开展了皮秒脉冲激光放大实验。利用40μm芯径的保偏掺镱光子晶体光纤实现了平均功率为100 W、光束质量因子（M2）小于1.4的稳定输出,偏振消光比为12 dB。利用100μm芯径的保偏掺镱大模场光子晶体光纤实现了M2小于1.5的高光束质量脉冲放大。上述研究为掺镱大模场光子晶体光纤的国产化应用奠定了基础。     

双包层掺镱光纤的制备及应用

双包层掺镱光纤是制作大功率光纤激光器的关键部件,是稀土掺杂光纤中最重要的分支之一.本文介绍了双包层掺镱光纤的基本原理及其制备方法,包括:MCVD Solution Doping方法,DND (DirectNanoparticle Deposition)方法和改进的OVD方法.最后介绍了该光纤的研究进展和应用领域.     

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。     

双包层掺镱光纤的制备研究

根据高功率光纤激光器的性能要求,制备了内包层为D形的掺镱光纤,在波长为975nm、泵浦功率为98W的条件下,当光纤长度为22m时实现了62W的激光功率输出,其斜率效率达到66％．     

双包层掺镱光纤的光谱性能与制备技术

双包层掺镱光纤作为光纤激光器的增益介质受到广泛关注。简要介绍了光纤中Yb＋的光谱性能,用于高功率光纤激光器的光纤结构设计以及双包层掺杂光纤的制备方法。讨论了掺镱光纤的光暗化效应的潜在机理及抑制方法。     

掺镱光子晶体光纤激光器谐振腔的实验研究

为了对光纤激光器的谐振腔进行优化,研究了976nm半导体激光器后向抽运掺Yb3+双包层光子晶体光纤在不同腔结构下的输出特性。在实验中分别采用平面镜和平凹镜作为后腔镜对谐振腔进行了研究,利用平面镜做后腔镜时,存在模式竞争现象,激光输出线宽约10nm,激光输出斜率效率为9%;而利用平凹镜做后腔镜时,模式稳定,激光输出线宽约5nm,激光输出斜率效率为11%。结果表明,利用平凹镜做后腔镜时,激光器的模式更稳定、线宽更窄,并且效率更高。     

掺镱双包层光纤激光器研究

自行设计和拉制的掺镱双包层光纤采用内外包层都是石英玻璃的结构,能与常规光纤兼容连接,在泵浦光功率受到限制的条件下,掺镜双包层光纤的输出功率达到９０ｍＷ,斜效率为２８％。对掺镱双包层光纤激光器的有关特性进行了研究和讨论。     

大模面积掺镱光子晶体光纤的制备与性能测试

采用打孔取芯新技术去除掺镱芯棒石英表皮,有效地解决了大模面积掺镱光子晶体光纤有源区面积难以增大的难题,提高了加工的精度与效率;采用加压拉丝新技术,解决了光子晶体结构容易变形的问题,得到了完整、规则的双包层光子晶体光纤。最终制备出纤芯直径70 μm的光子晶体结构大模面积有源光纤,并实现了激光输出。     

大模场宽频单模光子晶体光纤的设计与制备

文章对无尽单模光子晶体光纤进行了理论设计,并提出了微结构光纤的制造工艺技术和相应的光纤拉丝工艺参数,制造出了较大模场的宽频单模光子晶体光纤,该光纤的芯直径为13.1 μm,微孔直径为3.2 μm,孔间距为8.2 μm,1 550 nm波长的模场直径为14.6 μm,1 550 nm的衰减为0.6 dB/km,1 383 nm水峰为14.9 dB/km.截止波长测试和近场光强分布检验表明,该光子晶体光纤确实具备较宽的单模工作范围.     

利用非化学汽相沉积法制备掺Yb^3＋光子晶体光纤的研究

提出了一种制备掺Yb^3＋光子晶体光纤（PCF）的新方法,即：非化学气相沉积法。利用溶液掺杂法,将SiO2、YiCl3、AlCl3、K2CO3材料在水溶液中混合,再蒸发、烘干得到均匀的混合材料,经2 000℃以上高温熔炼制备出高掺Yb^3＋浓度石英玻璃。用掺Yb^3＋石英玻璃作为纤芯,通过堆积法制备光纤预制棒,再经拉丝...     

光子晶体光纤数值孔径测试的一种新方法

应用光谱仪测量光子晶体光纤(PCF)的数值孔径(NA),不仅克服了传统法只能测量几个固定波长下NA的局限性,还可以对PCF与波长有关的模场面积、截止波长等参数进行研究。实验测量结果与理论计算值进行了比较,取得了满意结果。由测得的NA计算PCF的模场面积,与多极法模拟结果一致性较好。给出了NA与截止波长的关系。     

Er3+掺杂硫系光子晶体光纤的中红外增益特性研究

实验制备了质量比为1%的Er3+掺杂75GeS2-15Ga2S3-10CsI(GGSI)硫系玻璃,测试并计算了相关光谱参数,使用多级法计算了设计的光子晶体光纤(PCF)在2.8μm的中红外信号的模场分布。在此基础上,建立了Er3+的四能级粒子数速率-光功率传输方程模型,模型综合考虑了Er3+的交叉弛豫和能量上转换,模拟得到了Er3+掺杂GGSI硫系玻璃PCF在2.8μm的中红外增益与掺杂光纤长度、泵浦功率和信号功率的变化关系。研究结果显示,Er3+掺杂GGSI硫系PCF放大器在2 750～2 950nm波段平均信号增益值超过了40dB,明显优于传统结构光纤的平均信号增益值20dB。     

Design for photonic crystal fibers with high nonlinearity and flattened dispersion for self-frequency shift of Raman soliton

A new concept of photonic crystal fiber (PCF) with high nonlinearity and flattened dispersion was designed. The PCF structure is indeed a hexagon lattice. The bigger air holes in the outer rings are used to confine the light field into the core region for enhancing the nonlinearity. The flattened dispersion can be achieved by adjusting the diameters of six smaller air holes in the first ring, and six micro air holes are inserted between smaller air holes for higher nonlinearity and the better flattened dispersion. By optimizing the size of the smaller and micro holes, the PCF can reach to high nonlinearity of 23.3 W⁻¹ · km⁻¹ and the low dispersion of 51.32 ps/(nm·km) with the fluctuation range of 0.98 ps/(nm·km), which is within the wavelength range of 1 400 nm to 1 900 nm. The designed PCF can be used in important applications in realizing the Raman soliton self-frequency shift (RSSFS).     

Dispersion-flattened Bragg photonic crystal fiber for large capacity optical communication system

A novelty dispersion ultra-flattened Bragg photonic crystal fiber (PCF) has been fabricated in this paper.The fiber is composed of compound cores and periodical claddings with 11 coaxial rings.It has flattened dispersion of 8.54±1.3 ps-(nm· km)-1 in the communication wavelength range of 1460-1625 nm.Its dispersion slope alters from -0.0428 to 0.0392ps·nm-2·km-1.The low attenuation of 0.52 dB/km and low bending loss of 0.09 dB at 1550 nm of the fiber are also achieved.The Bragg PCF has enormously potential application in the fields of dense wavelength division multiplexing systems because of its superior dispersion properties and easy splicing performances.     

掺镱光子晶体光纤纤芯材料制备及光纤数值模拟

基于掺镱多组分玻璃光子晶体光纤具有较高的离子掺杂浓度和大的受激发射截面以及宽的发射带宽,同时能够允许更高的泵浦功率密度和工作温度,因此其非常适合于作为高功率光纤激光器的增益材料.通过对采用高温熔融法研制的一种掺镱硅酸盐光子晶体光纤新材料的物理性能及光谱性能进行的测试,其较大的受激发射截面和较长的荧光寿命的特性得以验证.以其作为光子晶体光纤的纤芯,设计出了纤芯为正六边形掺镱光子晶体光纤,并利用有限元理论等模拟软件对设计的光纤结构进行了数值模拟,实验研究和数值模拟结果均表明该材料非常适合作为光子晶体光纤的芯体材料.