發(fā)布時(shí)間：2021-08-06 01:24

　　隨著光纖激光器功率的不斷提高,非線性效應(yīng)已經(jīng)成為限制光纖激光器功率提升的最主要因素,模式不穩(wěn)定現(xiàn)象也損害了激光器輸出的光束質(zhì)量。大模場(chǎng)面積光纖具有低非線性、低損耗以及抗彎曲等優(yōu)點(diǎn),可有效提高激光器的功率和光束質(zhì)量。本論文以降低光纖的非線性為目標(biāo),提出了多種高抗彎損、并具有單模傳輸特性的大模場(chǎng)面積光纖,對(duì)大模場(chǎng)面積少模光纖開(kāi)展了深入的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和理論研究。本文的主要工作和創(chuàng)新成果如下:1.基于單端偏接模式干涉型濾波器的高消光比特性,實(shí)驗(yàn)制作了多波長(zhǎng)摻銀光纖激光器,在室溫下獲得穩(wěn)定的可切換三波長(zhǎng)、四波長(zhǎng)以及五波長(zhǎng)輸出。對(duì)基于大模場(chǎng)面積光纖的模式干涉型梳狀濾波器進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明,少模光纖纖芯半徑越大,濾波器輸出消光比越大。偏芯熔接能夠進(jìn)一步提高濾波器的消光比,但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致器件損耗的增加。2.提出了一種泄漏通道多層溝壑光纖結(jié)構(gòu)（Multi-Trench Fiber,MTF）。研究發(fā)現(xiàn)彎曲使MTF的LP11v模與LP11h模分離,增加LP11v模的損耗能有效提高光纖的單模特性。該設(shè)計(jì)通過(guò)在低折射率溝槽上打孔,使MTF最小高階模損耗與基模損耗的比值（高-基損耗比）提高170%。彎曲半徑為... 

【文章來(lái)源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１．螺旋芯光纖結(jié)構(gòu)示意圖【２７］??Ｆｉｇ．?１－１．?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａ?ｈｅｌｉｃａｌ－ｃｏｒｅ?ｆｉｂｅｒ［２７Ｊ??

當(dāng)纖芯較大時(shí)，彎曲也會(huì)造成模場(chǎng)面積的劇烈減�。郏玻叮�。??２００６年，Ｐ．?Ｗａｎｇ等人報(bào)道了利用螺旋芯雙包層光纖實(shí)現(xiàn)單模輸出，光纖結(jié)構(gòu)??如圖１－１所示［２＇纖芯呈螺旋形狀分布，可以通過(guò)在拉錐時(shí)旋轉(zhuǎn)預(yù)制棒的方式制??作，這種光纖將彎曲效果內(nèi)置于纖芯，光纖無(wú)需彎曲就可以濾除高階模，當(dāng)光纖??芯徑為３〇ｎｍ時(shí)，激光器輸出功率可以達(dá)到６０．４Ｗ。然而這種光纖制作時(shí)需要嚴(yán)格??控制預(yù)制棒旋轉(zhuǎn)速度，制作裝置復(fù)雜。??？??Ｐ??？??圖１－１．螺旋芯光纖結(jié)構(gòu)示意圖【２７］??Ｆｉｇ．?１－１．?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａ?ｈｅｌｉｃａｌ－ｃｏｒｅ?ｆｉｂｅｒ［２７Ｊ??光錐選模是通過(guò)在光纖激光器尾端或全反射鏡端插入錐形光纖，其結(jié)構(gòu)如圖??１－２所示［２８］，通過(guò)控制光錐，使半發(fā)散角小于纖芯的數(shù)值孔徑，能夠達(dá)到基模損耗??較小而高階模損耗較大的效果，從而實(shí)現(xiàn)單模傳輸。??２Ｔ?２０??ｒ—＾?２ｚ??圖１－２．錐形光纖示意圖［２８】??Ｆｉｇ．?１－２．?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?ｆｉｂｅｒ?ｔａｐｅｒ［２８ｌ??＿于彎曲選模以及光錐選模的應(yīng)用范圍較窄，近些年來(lái)，研究人員通過(guò)結(jié)構(gòu)??設(shè)計(jì)

（ａ）?（ｂ）??圖１－５．泄漏通道光纖截面圖ｔ４９，５１Ｉ??Ｆｉｇ．?１－５．?Ｃｒｏｓｓ?ｓｅｃｔｉｏｎ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ＬＣＦｓ［４９＇５１］??光子帶隙型光纖理論上可以實(shí)現(xiàn)低損耗、低非線性以及低色散的性質(zhì)。ＰＢＧＦ??也可以實(shí)現(xiàn)大模場(chǎng)面積以及單模傳輸特性［６９］。為了解決空氣孔熔接坍塌問(wèn)題，研??宄者們?cè)O(shè)計(jì)并制造了全固態(tài)光子帶隙型光纖（Ａｌｌ?Ｓｏｌｉｄ?Ｐｈｏｔｏｎｉｃ?Ｂａｎｄ?Ｇａｐ?Ｈｂｅｒｓ，??ＡＳＰＢＧＦｓ）?［７Ｇ＿７４］。２０１３年，Ａ．Ｂａｚ等人報(bào)道了兩種固態(tài)芯ＴＯＧ光纖，光纖結(jié)構(gòu)如??圖１－６所示，在彎曲半徑為２０ｃｍ的條件下，模場(chǎng)直徑能夠達(dá)到３〇ｎｍ［７Ｇ］。與光子??５??


本文編號(hào)：3324795