抗弯曲大模场面积少模光子晶体光纤

为更好地解决少模光纤在传输中由于模式耦合过强而导致的信号串扰问题,对弱耦合光子晶体光纤中的线偏振(LP)模式以及矢量模的传输特性进行了研究,设计了一种可传输20种矢量模的双包层光子晶体光纤。通过有限元法模拟光纤参数对相邻LP模式间最小有效折射率差的影响,优化结构参数,使光纤支持稳定传输6种LP模式并满足弱耦合要求。最后分析了不同模式的有效模场面积、弯曲损耗。结果表明:各模式之间的最小有效折射率差达到1.12×10^(-4),表明模式间的串扰可忽略。基模有效模场面积达到了1040μm^(2),且其相应的非线性系数低至1.07×10^(-10)。此外,在弯曲半径为38 mm时,各模式弯曲损耗最大仅为5.65×10^(-8)dB/km。与主流的单模光纤及少模单包层相比,该结构具有大模场面积,低模间串扰及更强的抗弯曲能力,丰富了空分复用技术的开发思路。在大数据、虚拟现实、网络传输容量等新兴业务以及光纤传感方面提供了有益的参考方案。

大模场面积掺镱双包层光纤研究

采用改进的化学汽相沉积工艺,沉积了光纤阻挡层和疏松层.结合溶液掺杂技术,研究了疏松层沉积温度、镱铝共掺工艺条件对掺镱浓度的影响,研究了大模场面积纤芯的制备工艺,实现了高浓度大模场面积掺镱双包层光纤的研制.测量并分析了光纤的光学性能参数及其激光特性,光纤芯径达到30μm,纤芯s镱浓度提高到4000ppm以上,芯数值孔径降至0.07,光纤的模场面积从113μm2提高到1256μm2,光纤的非线性效应阈值功率由12W提高到大于128W.

大模场面积光纤激光器79.4 W单横模输出

采用光纤缠绕方法,对国产大模场面积多模光纤激光器缠绕前后的输出性能进行了对比研究。将光纤激光器输出端在半径为65 mm的圆筒上缠绕两圈后,获得了单横模输出。光纤缠绕前后,激光器的光束质量因子由1.24减小为1.06,斜率效率由64.7%减小为54.3%。当泵浦功率为149 W时,缠绕前后的输出功率分别为94.7 W和79.4 W。虽然缠绕后功率有所减小,但激光亮度增加了15%。同时对实验所用光纤的缠绕损耗进行了理论计算,实验结果与理论计算值符合得较好。

大模场面积掺镱双包层光纤的色散测量(英文)

大模场面积掺镱双包层光纤的色散特性在高功率超连续谱的产生中具有重要影响。搭建了一套基于马赫-曾德尔干涉仪和超连续谱光源的超宽波段、高精度的色散测量系统。干涉仪的测量臂插入待测光纤,参考臂通过高精度步进电机调节光程。通过此系统,仅使用27.2 cm长的样品对大模场面积掺镱双包层光纤的色散特性进行了精确测量。实验记录了700-1600 nm范围内不同波长的干涉条纹,计算得到光纤的色散曲线。使用全矢量有限元法对光纤的色散进行了数值模拟,模拟结果与实验结果一致,证明了实验方法与系统的精确性。

一种双模大模场面积多芯光纤的设计和特性分析

提出了一种具有双模大模场面积的多芯光纤,建立了该多芯光纤的电磁场模型并采用有限元方法对其进行求解。基于该模型研究了光纤的模式特性和弯曲特性,系统分析了纤芯间距、纤芯半径和芯包折射率差对光纤模式特性和基模有效模场面积的影响。结果表明:通过引入空气孔并适当减少纤芯间距、纤芯半径和芯包折射率差,该光纤能实现严格的双模传输。保持双模传输时,通过增大纤芯间距,减小纤芯半径和芯包折射率差均有助于增大基模的模场面积。通过调整结构参数,在近似满足双模传输的条件下,光纤的基模模场面积在平直状态下可达到3 155μm2。

环绕空气孔结构的双模大模场面积多芯光纤的特性分析

将多芯光纤与无芯空气孔结构结合,设计了一种具有大模场面积的十九芯双模光纤结构.该结构由位于中心的5根常规纤芯及环绕其周围的14根空气纤芯按正六边形排布构成,能实现稳定的双模传输,其基模有效模场面积的最小值约为285.10μm^2.系统地分析了影响模式传输特性和模式有效模场面积的结构参数:纤芯间距、相对折射率差和纤芯大小.通过对这三个参数的优化,在双模传输的条件下,增大基模的有效模场面积.此外,具有大模场面积的多芯双模光纤结构具有良好的抗弯曲特性,基模弯曲损耗小于5×10^(-5)dB/m.该结构还具有制作简单、设计灵活等优点,适用于高功率光纤激光器和光纤放大器.

新型阶跃纤芯微结构包层抗弯曲大模场面积光纤

提出一种具有阶跃纤芯和微结构内包层的大模场面积光纤,通过在光纤中引入阶跃纤芯及高折射率棒环形排布的微结构内包层,有效解决传统结构中大模场面积与单模运转的矛盾制约,突破了由弯曲导致光纤弯曲损耗高和弯曲方向角敏感等问题。应用全矢量有限元法结合完美匹配层对光纤特性进行了优化。研究结果表明,在工作波长为2μm、弯曲半径为10 cm时,可以获得高达1 412μm2的模场面积,高阶模与基模损耗比达到767,且对弯曲方向角不敏感。所提出的光纤结构具有大模场面积、优异的单模特性、低的弯曲损耗以及弯曲方向不敏感等显著优势,对推进高功率小型化光纤激光器的发展具有重要意义。

三层芯结构在单模大模场面积低弯曲损耗光纤中的应用和分析

研究并分析了一种采用三层芯结构的单模大模场面积低弯曲损耗光纤.纤芯由纤芯高折射率层、包层低折射率层和下陷低折射率层三层结构构成.系统地分析了三层芯光纤(three-layer-core fiber,TLF)中不同结构参数对基模模场面积及弯曲损耗的影响.研究表明,通过调整三层芯的结构参数,在不牺牲截止波长的前提下,这种TLF可以实现在增大基模有效面积(A_(eff))的同时,将弯曲损耗降到更低.通过调整纤芯中三层芯的结构参量,A_(eff)可以达到100-330μm^(2)甚至更高.此外,在相同模场面积A_(eff)下,三层芯光纤的弯曲损耗可以比普通阶跃型光纤(SIF)要低2-4个数量级.分析表明这种大有效面积、低弯曲损耗三层芯单模光纤在宽带大容量传输、及大功率光纤激光器和放大器中具有重要的潜在应用价值.

大模场面积低正常色散的同轴双芯光纤

为设计具有大模场面积和正常色散的光纤,提出了一种新型的同轴双芯光纤。通过在中心纤芯内引入空气孔,光纤能够拥有红移的零色散波长和提升的有效模场面积。进一步分析了光纤参数对光纤群速度色散和有效模场面积的影响。据此分别设计了具有三种不同参数条件的光纤,光纤具有宽带的正常色散工作区域,可分别覆盖1 400—1 800 nm, 1 700—2 000 nm, 2 000—2 300 nm,具有大于-5 ps/(nm·km)的群速度色散,有效模场面积可高达296μm2。提出的光纤在高功率超短脉冲光纤激光源中具有潜在的应用价值。

大模场面积光纤激光器拉锥法模式选择

大模场面积(LMA)光纤激光器的光束质量通常比单模光纤激光器的光束质量差。采用光纤拉锥的方法进行模式选择,从而提高大模场直径光纤激光器的光束质量。拉锥区距光纤激光器的输出端约5 mm,纤芯最小为9μm,约为未拉锥部分纤芯直径26μm的1/3。实验研究表明,在拉锥后,光纤激光器的光束质量因子M2由3.50减小为1.81,相应的斜率效率由63.6%减小为51.1%。虽然拉锥后最大输出功率减少了约19.8%,但其亮度增大为拉锥前的3倍。

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。

具有双模特性的大模场面积微结构光纤的设计

本文提出了一种具有双模特性大模场面积的微结构光纤,通过有限元法计算其模场分布、基模有效模场面积及弯曲损耗特性,并分析了不同结构参量对限制损耗及有效模场面积的影响.计算结果表明:通过合理地改变光纤结构参量,可以使二阶模LP11、三阶模EH11截止,实现基模LP01、三阶模HE31双模传输,其中基模的有效模场面积可达700μm2.这种结构的光纤制作简单,在大容量光纤传输系统中具有重要应用.

基于国产大模场面积双包层光纤的高重复频率纳秒脉冲光纤放大器

以单模1064 nm激光二极管(LD)光纤级联放大构成的全光纤化模块为种子光源,以国产大模场面积(LMA)双包层掺镱光纤为放大器,构成了高重复频率纳秒脉冲主振荡功率放大(MOPA)系统。实现了平均功率为59 W的脉冲放大激光输出,中心波长1064 nm,脉冲宽度22.7 ns(重复频率50 kHz时),重复频率50～150 kHz连续可调。实验研究了激光脉冲的时域和光谱特性,分析了光纤功率放大对激光脉冲波形的影响。

大模场面积光子晶体光纤耗散孤子锁模激光器

研制了一种基于掺Yb3+的双包层大模场面积偏振光子晶体光纤的耗散孤子锁模激光器.利用数值模拟分析了光纤激光器中耗散孤子动力学过程,与全正色散锁模激光器相比,脉冲窄化机理更加丰富,半导体可饱和吸收镜(SESAM)的非线性吸收,啁啾脉冲的光谱滤波以及光纤的增益色散同时起作用,这些因素使耗散孤子锁模更加容易实现,并且稳定运行.其中,光谱滤波的耗散过程是稳定锁模机制的主导因素,滤波片能够在频域和时域同时窄化脉冲,并且去除脉冲啁啾,限制脉冲在腔内始终小于1ps.在实验上实现了无色散补偿腔中直接输出脉冲宽度777fs,最高平均功率达到1W,重复频率48·27MHz,对应单脉冲能量20nJ的飞秒激光.

高脉冲能量大模场面积光子晶体光纤飞秒激光器

报道了一种支持高单脉冲能量输出的被动锁模飞秒光纤激光器.该激光器使用具有极低非线性系数的掺Yb3+双包层大模场面积偏振光子晶体光纤作为激光增益介质,具有很好的环境稳定性.激光器基于线形腔结构,没有色散补偿,利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)实现自启动锁模,获得了平均功率为2.5W,重复频率为51.4 MHz(对应于50nJ的单脉冲能量),脉冲宽度为4.2ps的稳定的连续波锁模脉冲输出.经腔外色散补偿,脉冲宽度压缩至410fs.当激光器输出功率比较低时,脉冲成形由SESAM的非线性吸收决定,而在高功率输出的情况下,激光器的锁模运转主要取决于自相位调制展宽光谱与增益带宽的限制之间的平衡.

一种新型多芯-双模-大模场面积光纤的设计和分析

提出了一种新型双空气孔多芯-双模-大模场面积光纤结构,计算了其模场分布、基模有效面积及弯曲损耗特性,分析了各结构参量对其有效折射率及有效面积的影响.这种结构在增大有效面积的同时使得二阶模的TE01,TM01模截止,实现双模传输,基模有效面积约为1044μm2.调整其结构参量,甚至可以达到单模传输.这种结构制作简单、设计灵活,可用于高速大容量无源光纤及有源器件中.合理设计各结构参量,可以使有效面积达到3512μm2甚至更高,从而满足光通信领域中大容量、高功率传输等实际应用的需求.

简化腔结构的大模场面积光纤锁模激光器

实验研究了基于国产高增益掺Yb^3＋双包层大模场面积（LMA）光纤的简化腔结构激光器的稳定锁模运转，直接使用塌陷打磨之后的光纤端面作为线型腔中的一端腔镜，利用打磨为O°角之后的光纤端面4％的反射率，在高增益的条件下获得了激光振荡，并进一步利用半导体可饱和吸收镜（SESAM）获得稳定的锁模输出，得到了平均功率分别为144mW和120mw，重复频率均为68MHz（对应单脉冲能量分别为2．1nJ和1．8nJ），脉冲宽度分别为9．9ps和4．8ps的超短脉冲输出。通过增加抽运功率，得到了功率分别为150mW和220mW的稳定多脉冲输出，对应脉冲个数为两个和四个。进而通过激光谐振腔中的光栅对，实现了波长1020～1080nm宽带可调谐的超短脉冲输出。

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。

自由耦合输出的大模场面积光子晶体光纤锁模激光器

对一种基于高增益掺Yb3+大模场面积光子晶体光纤(PCF)的锁模激光器进行了简化线型腔结构的实验和理论研究.实验中直接使用塌陷打磨为0°角的光纤端面作为一端腔镜,利用其端面反馈获得了激光振荡,并进一步利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)和光栅对的滤波作用实现了稳定的锁模运转.通过调节滤波程度,使激光器实现了从宽带滤波锁模到窄带滤波锁模的连续可调谐.在宽带滤波锁模的条件下,得到了最大平均输出功率2.2W,单脉冲能量29.3nJ,脉冲宽度367fs的锁模脉冲输出;在窄带滤波锁模的条件下,获得最大平均输出功率4W,单脉冲能量53.3nJ,脉冲宽度1.14ps的锁模脉冲输出.在理论上利用分布傅里叶方法对激光器进行了数值模拟,模拟了锁模脉冲在激光器内的提取演化过程,以及脉冲在腔内不同位置对应的特性变化.

掺Yb3＋双包层大模场面积光纤锁模激光器

报道了一种结构简单、运转稳定并可以输出高脉冲能量的被动锁模光纤激光器.激光器的增益介质为掺Yb3+双包层大模场面积光纤,具有非常低的非线性系数.利用非线性偏振旋转效应和半导体可饱和吸收镜结合实现自启动锁模,获得了平均功率为160mW、重复频率为55.9MHz(对应于3nJ的单脉冲能量)、脉冲宽度为10.6ps的激光脉冲输出.