大模面积掺Yb^(3+)双包层光纤激光器的实验研究

本文研究了在连续泵浦和脉冲泵浦两种情况下,大模面积(LMA)掺Yb3+双包层光纤激光器的输出特性 采用连续泵浦,在最大泵浦功率为10. 4W时,得到了平均功率4. 6W、中心波长1. 09μm的准连续激光输出采用脉冲泵浦,得到了脉宽小于50ns、峰值功率为5. 3kW、重复频率为5kHz、单脉冲能量为0. 26mJ的稳定的调Q脉冲输出。

大模面积色散平坦光子晶体光纤的优化设计

设计了一种正八边形空气孔排列的大模面积色散平坦光子晶体光纤，借助多极法对这种结构的光子晶体光纤的模场面积、有效折射率、色散系数和限制损耗进行了数值模拟。结果表明，正八边形空气孔排列的光子晶体光纤的模场面积较相同空气孔间距和空气填充率的正六边形空气孔光子晶体光纤大，且其色散曲线可以在很宽的波长范围内保持色散平坦并具有较低的色散值。主要分析了当这种光纤的结构参数发生改变时，光纤的限制损耗、有效模面积以及色散特性的变化规律，最终通过选择适当的参数，设计了在1300-1650nm波长范围内色散平坦的大模面积光子晶体光纤。

调Q掺Yb大模面积光子晶体光纤激光器研究

利用掺Yb大模面积双包层光子晶体光纤和声光调制器(AOM)研制了调Q光子晶体光纤激光器．在65 kHz的重复频率下,得到了最大平均功率为2．5 W,脉冲宽度(FWHM)120 ns,峰值功率320 W,单脉冲能量38．5μJ的调Q单模激光脉冲,激光中心波长为1 038．4 nm．分析介绍了实验中出现的多脉冲现象和激光脉冲重复频率的演化及其原因．

用于相干合成大模面积光纤放大器的实验研究

报道了一种用于激光束相干合成的大模面积掺镱双包层光纤放大器的实验研究,采用后向抽运的方式,放大器输出功率为1 .61 W,放大后信号光的3 dB线宽为0 .027 nm,并保持了输入信号光的优良光谱特性.从实验上深入研究了在该种放大器中,剩余抽运光功率、前向输出功率、后向输出功率等随抽运功率变化的规律.实验研究的目标是探索相干合成的方法,所设计的输出激光束线宽既保证了足够的相干长度,同时又能有效抑制受激布里渊散射.

大模面积掺镱光子晶体光纤的制备与性能测试

采用打孔取芯新技术去除掺镱芯棒石英表皮,有效地解决了大模面积掺镱光子晶体光纤有源区面积难以增大的难题,提高了加工的精度与效率;采用加压拉丝新技术,解决了光子晶体结构容易变形的问题,得到了完整、规则的双包层光子晶体光纤。最终制备出纤芯直径70μm的光子晶体结构大模面积有源光纤,并实现了激光输出。

低损耗大模面积W型布喇格光纤

通过有限元法建立模型,讨论了布喇格光纤设计参量对光子带隙的影响,发现当增加掺锗玻璃环的厚度或折射率时,会使带隙移向长波.通过在紧邻纤芯处施加一层掺氟低折射率玻璃,设计了一种大模面积W型布喇格光纤.计算表明:W型布喇格光纤可以有效减小限制损耗,提高光纤的抗弯曲能力.本文设计的布喇格光纤的纤芯直径为30μm,在波长1.06μm限制损耗约为0.1 dB/km,且维持单一横模传输.

应力型大模面积光子晶体光纤的纤芯设计

通过施加完美匹配层,利用有限元法,研究热应力诱导的单偏振大模面积光子晶体光纤的偏振特性,计算纤芯参数对场能量分布系数和偏振损耗比的影响.结果表明,随着纤芯折射率提高,两正交偏振模的损耗比下降,当纤芯直径减小时,场能量分布系数降低.

基于全国产器件的大模面积掺镱双包层光纤放大器的实验研究

报道了一种后向泵浦的大模面积掺镱双包层光纤放大器,输出功率为1.12 W,放大后信号光的3 dB线宽为0.028 nm,并保持了输入信号光的优良光谱特性.首次从实验上深入研究了在该种放大器中,前向输出功率、后向输出功率随泵浦功率变化的规律,为更高效率和更高功率的双包层光纤放大器的研制提供了重要的实验数据.

大模面积双包层光纤激光器性能的实验研究

基于大模面积双包层Er3+/Yb3+共掺光纤,采用P-F腔结构,详细研究了工作温度、光纤弯曲对泵浦吸收和激光输出性能的影响。结果表明:随着泵浦功率的增大,输出光谱的模式逐渐增多;泵浦源的工作温度决定其输出光谱特性,进而影响光纤激光器的输出效果;光纤不同激光模式对应不同光纤弯曲损耗,当弯曲半径减小到一定程度时,多模输出变成单模输出,由此提高输出光束质量。

全固态大模面积色散平坦微结构光纤研究

提出了一种在波段1430 nm～1680 nm的范围内、色散为5.28±0.52 ps/(nm·km)的平坦色散微结构光纤,这包含了常用的S+C+L+U通信波段,并且该光纤在1550 nm处的模式面积达到了288.2μm^2。另外,本光纤为全固态结构,更易于拉制,可以适用于目前的密集波分复用系统中。

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。

大模面积光纤中折射率和掺杂分布的设计和分析

从无源光纤的模场理论和有源光纤的速率方程理论出发,给出了任意折射率分布和掺杂分布光纤的有效模面积和基模提取效率的计算方法,并且通过数值计算对几种典型折射率分布和掺杂分布的光纤性能进行了分析和比较,说明复合折射率光纤与其他传统光纤相比,在百微米量级的大模面积光纤中更具有实用性。

亚百飞秒高功率掺镱大模面积光子晶体光纤飞秒激光放大器的实验研究

实验研究了掺镱双包层保偏大模面积光子晶体光纤飞秒激光放大器.获得了平均功率达16 W的飞秒激光放大输出,在50 MHz重复频率下,对应的单脉冲能量达到320 nJ.增益光纤长3.5 m,由于自相位调制效应,种子光脉冲光谱在放大过程中同时展宽,从而支持更窄的脉冲宽度.经过光栅后,脉冲宽度压缩到了85 fs.系统中的振荡器和放大器基于同一种具有偏振结构的大模面积光子晶体光纤,具有很好的环境稳定性和进一步集成的可能.

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。

产生高功率的空气包层大模面积多孔光纤激光器

双包层和大模面积的设计原理使光纤激光器产生高功率成为可能。把这些理念应用到一种有源掺杂微结构(光子晶体)光纤．产生高达80W的输出功率，斜率效率7896。来自耶那Friedrich Schiller大学和Crystal Fibre的研究人员使用2．3m空气包层微结构光纤制造掺镱光纤激光器，再用976nm光纤耦合二极管激光器抽运，获得上述结果。

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。