CO_(2)激光退火不同外径锗芯光纤的扫描速度研究

对内径为41~43μm,外径约为188μm、251μm和270μm的锗芯光纤进行激光退火实验,研究CO_(2)激光沿光纤轴向扫描速度对锗芯拉曼峰频率和光传输损耗特性的影响。研究发现,激光扫描速度是决定退火后光纤特性的重要参数。对不同外径的光纤,达到最优退火效果的激光扫描速度不同,188μm、251μm和270μm外径的锗芯光纤分别为10 mm·s^(-1)、14 mm·s^(-1)和16 mm·s^(-1),光传输损耗分别为3.435 dB·cm^(-1)、2.147 dB·cm^(-1)和3.578 dB·cm^(-1)。使用COMSOL软件对退火过程中纤芯表面固定点的温度变化进行了模拟仿真研究,仿真结果显示激光退火过程中温度呈脉冲形变化。相同外径条件下,激光扫描速度提高,温度脉冲的峰值升高、谷值降低、单脉冲持续时间缩短;相同扫描速度条件下,光纤外径减小,温度脉冲峰值提高,谷值降低。

CO_(2)激光退火锗芯光纤COMSOL仿真研究

采用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件模拟不同功率、不同扫描速度的CO_(2)激光退火锗芯光纤过程中的温度场分布。通过分析激光退火过程中光纤温度场的分布和变化,得到较为适合的激光退火条件。结合退火后锗芯光纤的拉曼光谱测试,发现对于外径和内径分别为190μm和28μm的锗芯光纤而言,在所有退火条件中,2.153 W激光功率、6 mm/s扫描速度能明显改善光纤性能。本仿真研究为优化锗芯光纤特性的实验提供了参考。