掺镱多模双包层光纤激光器弯曲选模研究

为了使大芯径多模双包层光纤激光器实现基模输出以抑制高功率双层光纤激光器中的非线性效应,采用将大芯径的多模双包层光纤适当弯曲进行选模使双包层光纤激光器获得单模激光输出的方法,进行了理论分析和实验验证,取得了大芯径多模双包层光纤内包层折射率、纤芯半径、光纤内传输信号光波长、光纤弯曲半径等因素对弯曲损耗及激光器输出光场模式影响的数据,并采用国产掺镱多模双包层光纤进行了弯曲选模实验,实现了多模光纤激光器的单模输出.结果表明,激光器最大输出功率达9W,斜率效率达17.3%,输出为基模.这一结果对大芯径多模双包层光纤激光器的选模是有帮助的.     

单模光纤色散的研究

本文将波导参数无量纲化,导出了单模光纤的新色散公式;利用变分—有限元法解决了具有任意圆对称折射率分布芯的单包层、双包层和多包层单模光纤色散特性计算的数学处理问题。对于二根已知其折射率分布的单模光纤,进行了理论计算并预言了它的色散特性曲线,其结果与意大利CSELT同行的测量结果非常一致,从而证实了文中提出的理论模型的正确性,及其可用于预言和设计新型单模光纤的实用价值。     

高功率光纤激光器用20/400双包层掺镱光纤

采用改进化学气相沉积结合溶液掺杂法制造出了掺镱石英光纤预制棒,预制棒轴向上芯径波动小于5%,折射率差波动小于8%。研磨加工后拉制出20/400双包层掺镱光纤,光纤纤芯不圆度为2%,芯包同心度偏差为0.87 μm。双包层掺镱光纤在1095 nm的包层损耗为2.1 dB/km。采用拉制的掺镱双包层光纤作为直接振荡结构全光纤化激光器的增益光纤实现了1195 W的1080 nm激光输出,斜率效率达82%。     

双包层单模光纤光学参数对传输特性的影响

对特征方程直接求导解得了基模群时延和群速色散,讨论了双包层单模光纤不同折射率分布对传播常数、群时延、群速色散以及零色散点波长的影响.研究结果表明:光学参数,即纤芯和外包层的相对折射率(P)以及内包层和外包层的相对折射率(R)对该类光纤的传播常数、群速度、群速色散和零色散点波长均有比较明显的影响,影响的大小及规律随参数的不同又有所不同.这些规律为设计满足不同色散要求的双包层单模光纤提供了理论依据.     

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.     

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。     

单模光纤剖面参数偏离对色散系数影响的简化计算

本文扩充了G. Trommer的结果,提出了单模光纤在芯径,相对折射率差偏离标准设计值时色散系数谱的简化计算方法。     

单模光纤的测量技术

本文主要介绍光学时间畴反射仪、稳定的光源和光学验证技术。这些设备对单模纤维传输系统的使用和维修起到重要的作用。因为单模光纤的芯径为10μm,外径为125μm,纤芯和包层之间相对折射率差△为0.3 ％,单模光纤芯径和折射率差分别只有梯度折射率多模光纤的1/5和1/3。因此,激光二极管和单模光纤之间耦合效率约比多模光纤低5dB。另一方面,单模光纤不存在模的色散,因此带宽基本上不受限制。在考虑上述单模光纤特性之后,光学时间畴反射仪、稳定的光源和光学鉴别器对于大容量传输系统十分重要。     

大芯径光纤基模功率传输特性与折射率分布形式关系的研究

研究和分析了光纤芯区径向折射率分布对大芯径光纤基模的功率传输特性(主要包括最大功率密度和等效模面积这两个参数)的影响。采用一种可适用于多种光纤实际折射率分布的独特数学表达式,研究了折射率分布形状变化时大芯径光纤基模在横截面内功率密度分布与等效模面积的变化,并将结果与阶跃型折射率光纤进行对比。计算结果表明,在传输功率相同、光纤基模与高阶模等效折射率差大于10-4的前提下,折射率在芯区中心有一定凹陷的分布可以有效降低横截面内基模功率密度的最大值,增大基模的等效模面积。这一研究为设计和制作可以传输更大功率的大芯径的无源和有源单模光纤提供了理论基础。     

芯径35μm掺镱大模场双包层石英光纤实现准单模输出

<正>随着光纤制备工艺的不断改进和提高,掺镱双包层光纤激光技术得到了飞速发展,2009年IPG公司实现了单纤万瓦量级的单模激光输出。为了降低激光功率进一步提高所带来的非线性效应,国际上提出了大模场面积(LMA)有源双包层光纤的技术,通过增大纤芯面积降低纤芯中的功率密度,从而提高光纤的非线性效应阈值。然而随着双包层光纤纤芯面积的增大,必然会引起光纤激光高阶模式的产生,降低激光光束质     

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。     

高功率单模钕光纤激光器

双包层单模光纤激光器是产生高亮度连续辐射的有效手段。它们的一个基本优点是工作物质上的热负荷相当小，这是因为光纤的侧面积与它的体积之比很大，用这种激光器可以生产功率为～10W的连续波激光辐射流[1~3]。本文报道用波长为λ＝0．81μm的半导体激光器列阵的辐射泵浦双包层单模光波导产生3W输出的钛光纤激光器。这种结构的特点是激光光波导第一层的截面形状以及用气相铝的沉积制作光波导芯。激光光波导的结构见图1（a），它由单模芯1，壁厚为290μm的直角形（此处是正方形）的第一包层2，折射率比第一层小的第2包层3以及保护层4构成。…     

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.     

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。     

双包层手征光纤中的半漏模

研究了纤芯和内外外层都有手征的双包层手征光纤中的半漏模，给出了单包层和双包层手征光纤中几个低阶模的有效折射率和功率损耗系数随手征参数的变化关系曲线。结果表明，双包层手征光纤中的半漏模特性与半单包层手征光纤中的相比有很大的不同；当只有包层中有手征时，单包层手征光纤中也存在半漏模。     

任意芯双包层单模光纤模场直径的理论与实验研究

本文介绍通过计算机对任意芯双包层单模光纤的模场直径的研究,该方法具有适用范围广、精度高、速度快的特点。计算结果与实际测量对比,证明该方法有较好的实用价值。     

双锥单模光纤渐变器中的模式耦合及功率传输特性

本文对匹配阶跃型单模光纤,利用芯子——包层——外介质双包层波导结构中的场作为本地简正模,应用本地简正模耦合波理论分析了双锥单模光纤渐变器中的模式耦合及基模功率传输特性。我们提出的一种新的耦合模型——耦合相位匹配的分区耦合,可以对各种实验现象给出较好的理论解释。对通信用单模光纤,我们的研究表明,只要在渐变区内芯径的变化半满足:|da/dz|≤1/3·a/(2π)(β_1-β_2),就可忽略由于芯径变化而引起的基模功率损耗。     

包层模对单模光纤模耦合损耗的影响

本文研究,当纤芯和包层间的折射率差非常小时,单模突变光纤在生产过程中由随机芯径波动所引起的模耦合损耗受包层模影响的程度。     

百微米芯径光纤激光器及其模式控制技术研究

研究了阶跃折射率分布的百微米芯径双包层光纤激光器的输出特性及其模式控制技术.理论上对光纤缠绕法模式控制技术应用于百微米芯径光纤激光器的可行性进行了分析.实验中,采用腔内小孔法对百微米芯径光纤激光器的输出激光模式进行控制,研究了不同孔径对输出激光光束质量的影响.在腔内不加小孔时输出激光x,y方向的光束质量因子M2分别为4.67和4.60,在腔内加入直径为2 mm的/JqL后,x,y方向的光束质量因子M2分别为1.96和2.01,腔内小孔对输出激光的光束质量有明显的改善.     

基于DisplayPort标准的芯径可达200μm单模光纤传输线

DisplayPort数据线以其高速度、超宽带、低成本为广大终端PC及EC生产厂家所支持,传统的基于铜缆的数据线在用于生产这种新型数据传输线时面临着局限,而基于光缆的Dispalyport显视出巨大应用空间。本文主要论述了一种能从根本上增大单模光纤芯径的方法,首先简单介绍了增益导引效应的原理,重点对纤芯径向折射率平方律变化的光纤中的模式进行了分析,并得出了这种新型光纤中单模传输的数值解。结果表明:使用增益导引技术,突破了在传统的折射率导引下,保持单模大模场面积输出所面临的困境,结果显示这种新型光纤在单模传输时的纤芯直径相对于常规的折射率导引有两个数量级的提高,并指出了对增益导引光纤的广泛的应用前景。