抗弯曲大模场面积少模光纤及少模光纤激光器的研究

发布时间：2021-08-06 01:24

　　随着光纤激光器功率的不断提高,非线性效应已经成为限制光纤激光器功率提升的最主要因素,模式不稳定现象也损害了激光器输出的光束质量。大模场面积光纤具有低非线性、低损耗以及抗弯曲等优点,可有效提高激光器的功率和光束质量。本论文以降低光纤的非线性为目标,提出了多种高抗弯损、并具有单模传输特性的大模场面积光纤,对大模场面积少模光纤开展了深入的结构设计和理论研究。本文的主要工作和创新成果如下:1.基于单端偏接模式干涉型滤波器的高消光比特性,实验制作了多波长掺银光纤激光器,在室温下获得稳定的可切换三波长、四波长以及五波长输出。对基于大模场面积光纤的模式干涉型梳状滤波器进行理论和实验研究。结果表明,少模光纤纤芯半径越大,滤波器输出消光比越大。偏芯熔接能够进一步提高滤波器的消光比,但同时会导致器件损耗的增加。2.提出了一种泄漏通道多层沟壑光纤结构（Multi-Trench Fiber,MTF）。研究发现弯曲使MTF的LP11v模与LP11h模分离,增加LP11v模的损耗能有效提高光纤的单模特性。该设计通过在低折射率沟槽上打孔,使MTF最小高阶模损耗与基模损耗的比值（高-基损耗比）提高170%。弯曲半径为... 

【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

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图１－１．螺旋芯光纤结构示意图【２７］??Ｆｉｇ．?１－１．?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａ?ｈｅｌｉｃａｌ－ｃｏｒｅ?ｆｉｂｅｒ［２７Ｊ??

当纤芯较大时，弯曲也会造成模场面积的剧烈减小［２６］。??２００６年，Ｐ．?Ｗａｎｇ等人报道了利用螺旋芯双包层光纤实现单模输出，光纤结构??如图１－１所示［２＇纤芯呈螺旋形状分布，可以通过在拉锥时旋转预制棒的方式制??作，这种光纤将弯曲效果内置于纤芯，光纤无需弯曲就可以滤除高阶模，当光纤??芯径为３〇ｎｍ时，激光器输出功率可以达到６０．４Ｗ。然而这种光纤制作时需要严格??控制预制棒旋转速度，制作装置复杂。??？??Ｐ??？??图１－１．螺旋芯光纤结构示意图【２７］??Ｆｉｇ．?１－１．?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａ?ｈｅｌｉｃａｌ－ｃｏｒｅ?ｆｉｂｅｒ［２７Ｊ??光锥选模是通过在光纤激光器尾端或全反射镜端插入锥形光纤，其结构如图??１－２所示［２８］，通过控制光锥，使半发散角小于纤芯的数值孔径，能够达到基模损耗??较小而高阶模损耗较大的效果，从而实现单模传输。??２Ｔ?２０??ｒ—＾?２ｚ??图１－２．锥形光纤示意图［２８】??Ｆｉｇ．?１－２．?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?ｆｉｂｅｒ?ｔａｐｅｒ［２８ｌ??＿于弯曲选模以及光锥选模的应用范围较窄，近些年来，研究人员通过结构??设计

（ａ）?（ｂ）??图１－５．泄漏通道光纤截面图ｔ４９，５１Ｉ??Ｆｉｇ．?１－５．?Ｃｒｏｓｓ?ｓｅｃｔｉｏｎ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ＬＣＦｓ［４９＇５１］??光子带隙型光纤理论上可以实现低损耗、低非线性以及低色散的性质。ＰＢＧＦ??也可以实现大模场面积以及单模传输特性［６９］。为了解决空气孔熔接坍塌问题，研??宄者们设计并制造了全固态光子带隙型光纤（Ａｌｌ?Ｓｏｌｉｄ?Ｐｈｏｔｏｎｉｃ?Ｂａｎｄ?Ｇａｐ?Ｈｂｅｒｓ，??ＡＳＰＢＧＦｓ）?［７Ｇ＿７４］。２０１３年，Ａ．Ｂａｚ等人报道了两种固态芯ＴＯＧ光纤，光纤结构如??图１－６所示，在弯曲半径为２０ｃｍ的条件下，模场直径能够达到３〇ｎｍ［７Ｇ］。与光子??５??


本文编号：3324795