保偏光纤模场直径和数值孔径测试研究

基于光纤测量远场法原理测量光纤远场光强分布。通过改进远场法得到光纤的远场光强分布后,同时计算得到保偏光子晶体光纤的模场直径和数值孔径,使测量装置实现集成化和简便化。通过光束测试仪测量光纤的出射光强分布,光束测试仪测量的是光纤中心最大光强点的两个垂直方向上的光强分布。保偏光子晶体光纤的出射光斑是椭圆的,每个方向的模场直径、数值孔径分布并不相同。传统的测试方法不能解决这个问题。通过旋转光纤测量光纤各个方向上的光强分布,然后计算各个方向上的模场直径,最后通过拟合各个方向上的模场直径得到保偏光子晶体光纤椭圆形的模场分布。实验测得保偏光子晶体光纤椭圆光斑长短轴的模场直径分别为7.5μm和4.2μm,数值孔径分别为0.159和0.276。

低NA大模场光纤高耦合效率模场适配器

为提高低数值孔径大模场光纤与单模光纤的耦合效率,并提高输出光束的光束质量,结合加热扩芯技术和大模场光纤拉锥技术实现二者的模场匹配。基于粒子扩散和绝热拉锥方程分别建立了热扩芯光纤和锥形大模场光纤的理论模型,并仿真了其模场分布和传输特性,优化了器件的结构及制备参数。采用数值孔径分别为0.06和0.05的商用和自制的锥形大模场光纤与无附加损耗的热扩芯光纤,制备得到两款模场适配器。分别对器件的插入损耗和光束质量因子进行了实验测试,基于数值孔径分别为0.06和0.05的大模场光纤的模场适配器的正向插入损耗分别为0.29 dB和0.23 dB,正反向损耗差值分别为0.19 dB和0.06 dB,输出光束的质量因子分别为1.26和1.15。仿真和实验结果表明,低数值孔径的大模场光纤对于高阶模式的抑制能力更强且受到纤芯偏移和角度偏移影响更小。基于数值孔径为0.05的大模场光纤的模场适配器具有更高的耦合效率和光束质量,在高功率光纤激光器中有广泛运用前景。

大模场低损耗光子晶体光纤的研究与设计

为了改善高功率光纤激光器的非线性效应,提出并设计了一种新型的无源、单模、低损耗、大模场的光子晶体光纤结构。利用时域有限差分法并结合完美匹配层边界条件,分析了光子晶体光纤有效模场面积的影响因素,得到光子晶体光纤性能随波长及几何结构的变化规律,从而得到实现更大模场面积的结构参量。结果表明,保证单模传输的情况下,在1.064μm波长处,优化设计的大模场光子晶体光纤有效模场面积可达3118.4μm^(2),对应的非线性系数可低至5.68×10^(-5)m^(-1)·W^(-1),限制损耗可降低到4.55×10^(-7)dB·m^(-1)。该光纤具备低损耗、低非线性和大模场面积等特性,在实现光子晶体光纤激光器高功率、高光束品质激光输出方面具有重要应用。

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。

新型全固态抗弯曲大模场光子晶体光纤

设计了一种对称结构全固态抗弯曲大模场光子晶体光纤，运用全矢量有限元法结合完美匹配层边界条件分析了光纤特性。光纤包层采用正方格子与三角格子相结合的圆孔排布方式，仿真结果显示该光纤具有低弯曲损耗大模场单模特性。仿真优化后，光纤在工作波长1．064μm处，弯曲半径15cm时的弯曲损耗仅为0．053dB／m，弯曲方向角可达±180°；且光纤保持单模工作的可承受弯曲半径为11—17cm，模场面积可达825μm2。该光纤对弯曲不敏感，在高功率光纤激光器、放大器等光通信器件领域具有广泛的发展前景。

新型低弯曲损耗光子晶体光纤的研究

提出了一种新型掺锗芯低弯曲损耗光子晶体光纤。通过调整结构参数,实现了单模低弯曲损耗传输,与标准单模光纤有较好的适配性。仿真结果表明,波长1550nm处,弯曲半径为5mm时,基模损耗为0.014dB/km;弯曲半径为4mm时,基模损耗为0.42dB/km,能承受的弯曲半径小。显示了光子晶体光纤具有成为光纤到户"最后一公里"主要通信介质的性能优势。

影响调Q光纤激光器性能的重要因素分析

对影响调Q光纤激光器性能的几个重要因素:放大的自发辐射、Q开关的选择、泵浦功率和速率、光纤的选择、输出耦合腔镜反射率等进行了理论分析,给出了输出脉冲峰值功率和宽度对腔长、腔内往返损耗等参数的依赖关系,并提出了优化方法。

提高声光调Q光纤激光器输出功率的关键因素分析

声光调Q光纤激光器具有所需驱动调制电压很低,容易实现对连续激光调Q获得高重复频率脉冲输出的特点。介绍了声光调Q光纤激光器的原理,并对影响它性能的几个重要因素如自发辐射的放大、泵浦功率和速率、光纤的选择、声光Q开关的重复频率等主要因素做理论分析,提出了优化这些因素的方法。

低串扰大模场面积多芯光纤的设计与优化

当前光通信网络正朝着大规模、大容量的方向迅速发展,传输带宽所面临的巨大增长压力对通信光纤提出了更高的要求。在此背景下,基于空分复用的多芯光纤充分利用了空间维度,可以有效解决传统单模光纤的理论传输容量极限导致的容量紧缩问题,而大容量传输系统要求多芯光纤具有低串扰大模场面积的光学特性。通过采用光束传输法和有限元法模拟仿真了多芯光纤中各结构参量对芯间串扰和有效模场面积的影响,并利用两种不同参数的多芯光纤进行了实验验证,对芯间距、纤芯/沟道的尺寸和折射率进行了优化,在理论上完成了串扰小于-45dB、模场面积大于130μm2多芯光纤的设计。

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。

用于液压传感的双芯光子晶体光纤（英文）

采用全矢量有限元方法进行光纤设计优化,得到横截面上失去两层空气洞的双芯光子晶体光纤,可用于液压传感.优化的双芯光子晶体光纤的模场半径和数值孔径与单模光纤基本一致,在优化的双芯光子晶体光纤和单模光纤之间有一个相对较低的熔接损耗.计算结果表明由模场半径和数值孔径导致的不匹配造成的总共损耗可低至0.026dB,低于传统光子晶体光纤和单模光纤0.1dB的直接熔接损耗.对基于20cm双芯光子晶体光纤的液压传感器的性能进行研究,结果表明在0~500 MPa量程内的灵敏度为-1.6pm/MPa.

抗弯曲大模场面积双模光子晶体光纤的设计

提出了一种抗弯曲大模场面积双模光子晶体光纤。采用全矢量有限元法结合完美匹配层边界条件分析了光纤的传输特性,并讨论了弯曲特性与弯曲半径及弯曲方向角的关系。通过优化结构参数,在工作波长1550 nm处,光纤可保持基模HE11和二阶模HE21双模运转。平直状态和35 cm弯曲半径下HE11模和HE21模的模场面积均大于1000 mm2,弯曲损耗小于0.075 d B/m。该光纤可有效抑制弯曲形变导致的模场面积减小,最小弯曲半径可达10 cm,弯曲方向角范围可以扩展至±180°。所设计的双模光纤具有大模场面积、低弯曲损耗、对弯曲方向不敏感等优势,在高功率光通信器件领域具有重要的应用价值。

新型抗弯曲大模场面积光子晶体光纤

研制出一种新型抗弯曲大模场面积石英光子晶体光纤.利用光子晶体光纤结构设计的灵活性,通过规划缺陷的位置及空气孔的尺寸,实现了大模场面积单模及低弯曲损耗特性.应用建立的实际光子晶体光纤特性分析模型,研究了研制光纤的模式特性和弯曲特性,在波长1064nm处,平直状态下光纤的模场面积可以达到2812μm2,基模限制损耗为0.00024dB/m,高阶模限制损耗高于1.248dB/m.基模和高阶模之间的高传输损耗差,保证了在获得大模场面积的同时实现单模传输.弯曲半径和弯曲方向角所带来弯曲损耗变化的研究结果显示,即使在弯曲半径小到5cm时,弯曲损耗也在103dB/m量级以下,而且在弯曲半径为30cm时光纤可承受的弯曲方向角范围扩展至60—60.研制的光纤具有良好的低弯曲损耗特性,可有效解决非对称结构所带来的光纤弯曲特性对弯曲方向角敏感的问题.该光纤在高功率光纤激光器、放大器及高功率传输等技术领域具有重要的应用价值.

基于自研高掺Yb大模场磷酸盐光纤的脉冲激光放大

大能量、高峰值功率超短脉冲激光在远距离激光雷达、地震探测、主动照明等领域中具有重要的应用价值。主振荡脉冲放大(MOPA)是超短脉冲激光的主要运行方式,其中有源增益光纤是关键核心部件。目前,传统有源石英光纤存在稀土离子溶解度有限、难以保证低数值孔径(NA)纤芯制备的均匀性等问题,导致其使用长度较长(数m),纤芯直径通常小于40μm,具有较低的非线性阈值,进而限制了其输出的脉冲能量。相比之下,多组分氧化物玻璃具有稀土掺杂浓度高、光学均匀性好等优势,能够获得模场面积大、吸收系数高的大模场增益光纤,从而大幅提升大能量脉冲放大的非线性阈值(相同条件下比石英光纤高10倍以上)。2018年,美国AdValue Photonics公司研制的大模场Er/Yb共掺硅酸盐光纤实现了45μm的大芯径以及1.5μm波段1.8 mJ能量的脉冲放大输出。

高速公路通信光缆重要参数的概念及分析

通言系统作为高速公路现代化管理的有效保障系统得到了快速发展.其中光纤具有损耗低、带宽大、抗电磁干扰能力强的优点,非常适合高速公路通信网长距离传输大容量通信、收费、监控信息的需要.

1.55 μm波长处具有高非线性低限制损耗的八边形实心光子晶体光纤

为了得到高非线性低损耗光子晶体光纤,设计了八角格子圆形空气孔组成的光子晶体光纤结构。利用全矢量有限元法并结合完美匹配层吸收边界条件,对该光子晶体光纤的纤芯材料折射率、非线性系数和限制损耗进行了数值模拟。数值模拟结果表明,该光纤呈现高非线性、低损耗和较好的模场约束能力。调整光纤参数为d1=0.77μm,d2=0.86μm时可以得到更好的结果,在波长1.55μm处获得高的非线性系数37.6km-1.W-1和低限制损耗0.7×10-17dB/km。

通信光缆的特性

本文主要根据CCITT1981年至1984年研究期内的有关文件,简要叙述通信光缆的各项特性。

下陷层参数对掺氟下陷层多芯光纤特性的影响分析

系统地研究了带有掺氟下陷层的多芯光纤中不同下陷结构参数对串扰特性及模场面积的影响。研究表明,通过调整下陷层的结构参数,在不牺牲低串扰特性的前提下,这种多芯光纤可以实现大的有效面积。另外,详细讨论了下陷层的结构参数对光纤色散及色散斜率的影响,并针对光纤色散问题在实验上得到了验证。分析表明这种低串扰、大有效面积掺氟下陷层多芯光纤在大容量、高功率光纤通信系统中具有重要的潜在应用价值。

封底解读

封面体现了高功率光纤激光的脉冲、光谱、模式等特性灵巧可控。高功率光纤激光系统利用较低亮度的泵浦源泵浦大模场光纤实现高亮度激光输出,在激光材料与器件、非线性效应调控、激光合成技术等研究不断取得突破的基础上,光纤激光在输出功率持续增长的同时,呈现出脉冲(时域)、光谱(频域)和模式(空域)特性灵巧可控的特征,有望继续为相关应用带来技术革新。