新型反折射率增益导引大模场光纤的设计、制备与性能研究
发布时间：2020-10-23 19:08
增益导引——折射率反导引(GG-IAG)光纤作为一种新型大模场光纤从提出到至今一直受到研究学者们的关注。本文根据GG-IAG光纤的理论模型,设计了反导引光纤的纤芯和包层的玻璃材料组分,并制备了掺钕磷酸盐的增益导引——折射率反导引光纤,开展了反导引光纤的放大器实验研究,最后探究了包层镀Ag膜对反导引光纤增益性能的影响。具体工作如下:通过研究掺Nd~(3+)磷酸盐激光玻璃材料的基础组分,设计了反导引光纤的纤芯和包层的玻璃材料组分配方。制备了反导引光纤的纤芯和包层的玻璃材料。探究了磷酸盐基质中,碱金属氧化物Na_2O对激光玻璃Tg的影响和La_2O_3对激光玻璃在1064nm处折射率的影响,并通过改变碱金属氧化物含量和高折射率物质含量,制备了满足理论要求的反导引光纤玻璃材料。最后测试了激光玻璃的光学性能,为后续拉制反导引光纤提供可靠的实验数据。研究了稀土掺杂光纤预制棒的制备工艺,制备了反导引光纤预制棒,并利用拉丝塔拉制了不同直径(200μm-500μm)的反导引光纤,测试了反导引光纤的光学性能,包括光纤的受激辐射光谱,光纤的吸收损耗等等,其中反导引光纤芯径为104μm时,在808nm处的吸收系数为0.0239/cm,吸收损耗系数为0.1039dB/cm,在1064nm处的吸收系数为0.0064/cm,吸收损耗系数为0.0280dB/cm。研究了稀土掺杂光纤的增益性能与光纤波导参数的关系。开展了反导引光纤的放大器实验研究,其中信号光功率从0.2MW被放大至1MW,并计算得出GG-IAG光纤的增益系数为0.1137/cm。采取磁控溅射方法,分别在芯径为130μm、160μm和200μm的GG-IAG光纤包层表面蒸镀200nm的Ag膜作为全反射膜,并测试了镀Ag膜光纤和未镀膜光纤的增益性能,实验结果表明,在光纤参数相同的情况下,镀Ag膜光纤的放大效率分别为50%、41.88%、24.33%,而未镀Ag膜光纤的放大效率分别为26.87%、22.8%、15.87%。光纤表面镀膜能够显著改善GG-IAG光纤的增益性能,研究结果对GG-IAG光纤的应用具有指导意义。
【学位单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN253
【部分图文】：
大模场的方法，即引入一种增益导引——折射率反导引(GG-IAG)结构的构与传统光纤类似，仅由芯径和包层构成，其拉制工艺与传统光纤一样的光纤拉制设备制备 GG-IAG 光纤，且光纤芯径达到 100μm 以上时，光输。因此，这种光纤可以更好地满足高功率光纤激光器的要求。AG 光纤基本理论光纤中，包层折射率小于纤芯折射率，光在纤芯中根据全反射原理进行纤中进行单模传输时，其归一化频率 V 必须小于或等于 2.405。在增益导（GG-IAG）光纤中，如图 1.1 和图 1.2 所示，纤芯折射率小于包层折射包层的界面上不满足全反射的条件，故大部分的光会从纤芯泄漏到包层于增益介质的存在，并且有足够大的增益系数，可将信号光功率进行放到包层的泄漏损耗并导引基模传输。
大模场的方法，即引入一种增益导引——折射率反导引(GG-IAG)结构的构与传统光纤类似，仅由芯径和包层构成，其拉制工艺与传统光纤一样的光纤拉制设备制备 GG-IAG 光纤，且光纤芯径达到 100μm 以上时，光输。因此，这种光纤可以更好地满足高功率光纤激光器的要求。AG 光纤基本理论光纤中，包层折射率小于纤芯折射率，光在纤芯中根据全反射原理进行纤中进行单模传输时，其归一化频率 V 必须小于或等于 2.405。在增益导（GG-IAG）光纤中，如图 1.1 和图 1.2 所示，纤芯折射率小于包层折射包层的界面上不满足全反射的条件，故大部分的光会从纤芯泄漏到包层于增益介质的存在，并且有足够大的增益系数，可将信号光功率进行放到包层的泄漏损耗并导引基模传输。
而ΔN 等价于折射率导引型光纤中的 V 参数平方的实 GG-IAG 光纤中的 V 参数的平方由以下公式 1.3 表示：V ΔN jG2为横轴，同时以 G 为纵轴，构造了复平面，而复平面的边和 LP11模的传输特性。图 1.3 是ΔN 和 G 与光纤传输模式以得出，当Δn>0 且 g=0 时，即正ΔN 轴，可以表示为传于包层折射率）的横模模式；当Δn=0 且 g>0 时，即正模式，因此，当Δn>0 且 g>0 时，即第一象限，可以表示Δn<0 且 g>0 时，即第二象限，可以表示为增益导引-折-IAG 纤芯的增益存在增益阈值，当其增益高于增益阈值增益值在大于 G01且小于 G11时，光纤纤芯可以实现单模于增益阈值 G11时，LP11模将会产生，纤芯内同时有 L
【参考文献】
本文编号：2853428
【学位单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN253
【部分图文】：
大模场的方法，即引入一种增益导引——折射率反导引(GG-IAG)结构的构与传统光纤类似，仅由芯径和包层构成，其拉制工艺与传统光纤一样的光纤拉制设备制备 GG-IAG 光纤，且光纤芯径达到 100μm 以上时，光输。因此，这种光纤可以更好地满足高功率光纤激光器的要求。AG 光纤基本理论光纤中，包层折射率小于纤芯折射率，光在纤芯中根据全反射原理进行纤中进行单模传输时，其归一化频率 V 必须小于或等于 2.405。在增益导（GG-IAG）光纤中，如图 1.1 和图 1.2 所示，纤芯折射率小于包层折射包层的界面上不满足全反射的条件，故大部分的光会从纤芯泄漏到包层于增益介质的存在，并且有足够大的增益系数，可将信号光功率进行放到包层的泄漏损耗并导引基模传输。
大模场的方法，即引入一种增益导引——折射率反导引(GG-IAG)结构的构与传统光纤类似，仅由芯径和包层构成，其拉制工艺与传统光纤一样的光纤拉制设备制备 GG-IAG 光纤，且光纤芯径达到 100μm 以上时，光输。因此，这种光纤可以更好地满足高功率光纤激光器的要求。AG 光纤基本理论光纤中，包层折射率小于纤芯折射率，光在纤芯中根据全反射原理进行纤中进行单模传输时，其归一化频率 V 必须小于或等于 2.405。在增益导（GG-IAG）光纤中，如图 1.1 和图 1.2 所示，纤芯折射率小于包层折射包层的界面上不满足全反射的条件，故大部分的光会从纤芯泄漏到包层于增益介质的存在，并且有足够大的增益系数，可将信号光功率进行放到包层的泄漏损耗并导引基模传输。
而ΔN 等价于折射率导引型光纤中的 V 参数平方的实 GG-IAG 光纤中的 V 参数的平方由以下公式 1.3 表示：V ΔN jG2为横轴，同时以 G 为纵轴，构造了复平面，而复平面的边和 LP11模的传输特性。图 1.3 是ΔN 和 G 与光纤传输模式以得出，当Δn>0 且 g=0 时，即正ΔN 轴，可以表示为传于包层折射率）的横模模式；当Δn=0 且 g>0 时，即正模式，因此，当Δn>0 且 g>0 时，即第一象限，可以表示Δn<0 且 g>0 时，即第二象限，可以表示为增益导引-折-IAG 纤芯的增益存在增益阈值，当其增益高于增益阈值增益值在大于 G01且小于 G11时，光纤纤芯可以实现单模于增益阈值 G11时，LP11模将会产生，纤芯内同时有 L
【参考文献】
相关期刊论文 前3条
1 陈爽;冯莹;;高功率光纤放大器中光纤端面处理分析[J];量子电子学报;2008年06期
2 黄枢;;光纤端面处理与熔接质量对光纤激光器输出功率的影响[J];石家庄铁路职业技术学院学报;2007年S1期
3 胡丽丽;姜中宏;;磷酸盐激光玻璃研究进展[J];硅酸盐通报;2005年05期
本文编号：2853428
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