增益导引折射率反导引光纤激光特性的研究

为了实现大模场单模光纤,采用增益导引和折射率反导引相结合的新方法,进行了腔镜反射率对增益导引折射率反导引光纤激光器影响的理论研究,数值模拟了不同增益系数和负折射率差值情况下的模场分布及对模场的影响,得出了单模运转条件。结果表明,增益导引和折射率反导引光纤可以实现大模场面积,这为设计大模场光纤提供了理论依据,具有重要的指导意义。

增益导引折射率反导引大模场光纤激光器特性分析

为了研究增益导引折射率反导引光纤激光器的功率分布及输出特性,根据此类光纤的结构原理和特点,建立了端面抽运的增益导引折射率反导引光纤激光器的基模光速率方程,推导了避免激发高阶模的增益阈值判决条件,并运用弦切法和Runge-Kutta法数值求解了该速率方程,分析了光纤长度、腔镜反射率等参量对基模输出功率的影响。采用芯径为100μm、折射率差为-0.00094、掺杂Yb^(3+)浓度为5×10^(26)/m^3的增益导引折射率反导引光纤构建激光器时,要使得整段光纤不激发高阶模,需使光纤长为3cm、两腔镜反射率为0.98和0.3,当抽运功率为30W时,可获得2.42W的大模场单模输出,斜率效率约为8.1%。结果表明,优化设计腔镜反射率和光纤长度后,采用较短的大模场高掺杂增益导引折射率反导引光纤可获得一定效率的基模输出。

增益导引折射率反导引光纤激光器研究进展

增益导引折射率反导引(GG IAG)光纤的特点是纤芯的折射率比包层的折射率小,增益效应保证了模式在此波导中的传输,从而使得该光纤在单模传输的同时,模场尺寸较传统光纤大幅增加。总结了增益导引折射率反导引光纤激光器的研究进展。分别综述了国内外增益导引折射率反导引光纤的理论分析,包括弯曲特性、模式耦合特性、增益饱和特性和温度特性,以及掺钕、掺镱增益导引折射率反导引光纤激光器的实验进展情况。讨论了增益导引折射率反导引光纤激光器在高功率光纤激光中的现状及现阶段急需解决的问题。

反折射率增益导引光纤放大器增益特性分析

为了能够更好地研究反折射率增益导引光纤的工作特性及掺镱反折射率增益导引光纤放大器模型,分析其对信号光的放大特性,利用信号光饱和参量S方法,求解速率方程,针对100μm芯径特征尺寸,进行了理论分析及仿真计算。结果表明,在特定的掺杂离子浓度和抽运功率下,得到信号光增益与光纤长度的相互关系,并得到最佳光纤长度、掺杂离子浓度和抽运功率的数值曲线,与普通的光纤放大器相比,其放大特性有很大的提高。

折射率径向平方律变化的增益引导光纤的束缚因子

主要探讨了折射率与增益的共同导引下,折射率径向平方律变化的增益引导光纤束缚因子的大小。首先解出了折射率径向平方律变化的增益引导光纤的场解,然后由波印廷定理推导得出了光纤中束缚因子的计算公式,最后利用数值计算的方法,得到了这种光纤在单模传输下的束缚因子的大小范围。结果显示:折射率平方律变化的增益导引光纤具有比折射率阶跃变化的增益导引光纤更好的束缚能力,利用这种光纤能使光纤激光器得到更高的输出功率。

掺Nd^(3+)增益导引-折射率交叉导引光纤激光器阈值特性分析

研究了单端泵浦条件下掺Nd^(3+)增益导引-折射率交叉导引(GG-ICG)光纤激光器的阈值特性。建立了单端泵浦条件下改进的速率方程,通过解析解得到了阈值泵浦功率,并分析了阈值泵浦功率与Nd^(3+)掺杂浓度(N),光纤长度(L),纤芯半径(a)以及输出镜反射率(R2s)之间的关系,并给出了理论解释。研究结果表明,当N=1×1020cm-3,L=1 cm,a=45μm,R1s=1,R2s=0.85时,对应的激光阈值最低,为2.95 W。研究结果对光纤激光器的优化设计具有重要的意义。

折射率反导引效应对半导体激光器性能影响的研究

对折射率反导引效应对半导体激光器阈值、横模、纵摸、调制等特性的影响作了理论上的分析和总结,并在考虑不同参数的情况下对由此引起的频率啁啾作了数值计算,计算表明,折射率反导引效应对半导体激光器小信号调制频率啁啾的影响程度随器件参数的不同而不同。

增益导引-折射率反导引大模场光纤激光器抽运技术研究进展

介绍了一种新型增益导引-折射率反导引大模场光纤的结构、基本理论以及其在光纤激光器领域的重要应用.在综合分析了不同抽运条件下的激光输出特性以及光纤的热效应特征后,得出侧面抽运是增益导引-折射率反导引大模场光纤的最佳抽运方案的结论;重点介绍了增益导引-折射率反导引大模场光纤侧面抽运的理论模拟以及基于V形槽技术的侧面抽运实验研究过程,为相关领域的实验研究提供了参考;最后分析了实验结果与理论差距较大的原因,并提出了改进的方向.

基于落角约束的偏置比例导引律的研究

为提升直升机机载反坦克导弹的落角和精度,根据弹目相对运动和碰撞三角形关系,给出导弹落角与弹目相对速度关系,进而推导出基于落角约束的变增益偏置比例导引律的关系式。通过与弹道成型制导律和分段变增益比例导引律对比,此导引律具有较高的制导精度,同时过载变化和控制能量消耗均较小。对此导引律研究表明,可以满足不同仿真条件并具有较高的落角精度,并随着落角约束增大,导弹过载和控制能量消耗变化加剧。最后进一步探讨此导引律的各项系数对弹道的影响,对偏置项和弹目视线角速率的变化分析表明,对于制导指令最初由偏置项起主导作用,此时弹道爬升,后续切换为比例项,在完成落角约束同时也保证弹道的收敛。

增益导引和折射率导引在大模场单模光纤设计中的应用

传统的大模场光纤是通过设计光纤结构来获得大模场面积的,可以实现的模场面积只能达到几百平方微米。增益导引和折射率导引相结合是实现大模场单模光纤的一种新方法。通过分析增益因子对折射率以及归一化频率的影响,得到了光纤中各阶模式截止条件与纤芯包层折射率差和增益因子的关系。最后以包层折射率为1.5734,纤芯折射率为1.5689,纤芯半径为50μm,10%(原子数分数)重掺杂钕离子的磷酸盐光纤作为模拟计算对象,当波长为1.064μm时,得到其模场直径大于90μm。对于普通光纤,增益导引和负折射率导引相结合的方法对实现大模场单模传输很有前景。

兼顾量子阱材料增益与折射率变化的研究

对比分析了量子阱材料增益谱及其折射率变化谱随阱宽、应变和载流子浓度的变化特性,在此基础上以两谱线3dB谱宽交叠区面积为度量,分析了各因素对兼顾材料增益与折射率变化的影响,并剖析了其中的物理机理。研究表明,两谱线3dB谱宽交叠区面积随阱宽的变化过程中存在一个极大值;引入压应变有利于增大交叠区面积;交叠区面积随载流子浓度单调增加的过程中存在一个转折点,在转折点之前增加迅速,在转折点之后增加放缓。基于以上影响规律,选取适当的阱宽与压应变量,在载流子浓度为3.0×10^(24) m^(-3)时,设计出的In0.583Ga0.417As/In0.817Ga0.183As0.4P0.6量子阱在C波段内可恰当地兼顾增益与折射率变化,两谱线3dB谱宽交叠区面积为3.7×10~4 nm/cm。

兼顾增益和折射率变化的低偏振混合应变多量子阱结构研究

对比分析了单量子阱TE模和TM模增益谱及其折射率变化谱随应变、阱宽的变化规律,同时分析了应变和阱宽对兼顾增益和折射率变化的影响。进一步考虑波导的光学限制因子及多量子阱阱间载流子浓度分布的不均匀性,提出一种多参数调配方法,据此设计出C波段内兼顾增益谱和折射率变化谱的低偏振混合应变多量子阱结构。最后,通过分析选定合适的载流子浓度。当载流子浓度为3.22×1024m-3时,TE模和TM模3 dB谱宽交叠区面积分别为84.81 nm/cm和74.50 nm/cm,增益偏振相关性和折射率偏振相关性分别保持在4%和6%以内。该研究结果有助于未来全光网络中相关器件的优化设计。

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。