基于强耦合波双芯光纤的多波长激光器和强激光少模光纤的研究
本文选题:多波长 + 双芯光纤 ; 参考:《北京交通大学》2016年博士论文
【摘要】:本论文的工作包括两个方面:一方面,针对应用于高速光传输网WDM系统中对多波长光纤激光器的需求,制造了掺Er强耦合波双芯光纤并用其实现了新型多波长光纤激光器;另一方面,针对高功率光纤激光器中对光纤性能的需求,提出了多种具有大模场面积和良好的高阶模式抑制能力的少模光纤结构,分析了有源大模场面积少模光纤中模式增益竞争的特性,组建了测试光纤预制棒掺杂浓度的测试平台。本论文受到国家973项目、国家自然科学基金、以及中央高校基本科研业务费专项资金项目的支持。本论文主要的创新性成果如下:1.利用自制的掺Er强耦合波双芯光纤,实现了集合滤波特性与增益特性于一体的梳状滤波器,由此制得了结构简单的多波长光纤环形激光器,并得到了稳定的多波长激光输出。2.提出了两种棒型强激光少模光纤结构,具有很好的高阶模式抑制能力和大模场面积,适用于光纤不需要弯曲的高功率光纤激光器和放大器中。3.提出了利用泄漏通道改进低折射率沟壑型光纤(MTF)性能。此设计可以使改进的MTF在弯曲时,基模模场面积突破原有设计的限制,弯曲半径为20cm,纤芯直径为50μm时,模场面积为920μm2,并且具有很好的高阶模式抑制能力。利用4个(2个)泄漏通道,实现了弯曲方向在±22。(±14。)范围内具有很好的高阶模式抑制能力,2个泄漏通道的设计中纤芯直径与泄漏通道宽度的比值小,进一步降低了制造难度。4.提出了双层沟壑抛物线形折射率纤芯光纤。此光纤可以实现在不同弯曲半径下保持较恒定的模场面积和光斑形状,模场面积可达890μm2,具有很好的高阶模式抑制能力,可以利用传统光纤制造方法制造。5.组建了一个可测试预制棒稀土离子掺杂浓度的测试平台,测试了两个掺Yb预制棒纵向掺杂浓度分布,测试了一个预制棒径向掺杂浓度分布;分析了前向泵浦时,相干模式之间的增益特性。
[Abstract]:The work of this thesis includes two aspects: on the one hand, according to the demand of multi-wavelength fiber laser used in WDM system of high-speed optical transmission network, a new type of multi-wavelength fiber laser with er doped strong coupling wave dual-core fiber is fabricated. On the other hand, aiming at the demand of fiber performance in high-power fiber lasers, a variety of low-mode optical fiber structures with large mode field area and good high-order mode suppression capability are proposed. The characteristics of mode gain competition in active large mode area and small mode optical fiber are analyzed, and a testing platform for measuring the doping concentration of optical fiber preform is established. This paper is supported by 973 projects, the National Natural Science Foundation, and the special fund for basic scientific research in central colleges and universities. The main innovative achievements of this paper are as follows: 1. A comb filter with filter characteristics and gain characteristics is realized by using Er-doped strong coupling wave dual-core fiber. Thus, a simple multi-wavelength fiber ring laser is fabricated, and a stable multi-wavelength laser output of .2is obtained. In this paper, two kinds of high-order mode suppression and large mode field area are proposed, which are suitable for high-power fiber lasers and amplifiers without bending. A new method for improving the performance of low refractive index gutter fiber (MTF) is presented. This design can make the improved MTF break through the limit of the original design when bending, the bending radius is 20 cm, the core diameter is 50 渭 m, the mode field area is 920 渭 m 2, and has good high order mode suppression ability. Using 4 (2) leakage channels, the bending direction of 卤22. 2 (卤14. 4) was achieved. In the design of two leakage channels, the ratio of the diameter of the core to the width of the leakage channel is small, which further reduces the manufacturing difficulty. A double layer ravine parabolic refractive index core fiber is proposed. The fiber can keep constant mode field area and spot shape under different bending radii. The mode field area can reach 890 渭 m ~ 2. It has good high-order mode suppression ability and can be manufactured by traditional optical fiber manufacturing method. A testing platform for testing rare-earth ion doping concentration of precast rods is set up. The longitudinal doping concentration distribution of two Yb doped prefabricated rods and radial doping concentration distribution of one preform rod are measured. Gain characteristics between coherent modes.
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN253;TN248
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本文编号:1934636
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