国产化大模场掺镱光子晶体光纤的设计与制备

文章作者设计了大模场双包层光子晶体光纤(PCF)的波导结构,并采用自主知识产权的专利技术,在国内首次制备出了高数值孔径大模场掺镱双包层光子晶体光纤.该光子晶体光纤的内包层数值孔径为0.65,纤芯数值孔径为0.06,有效模场面积为1465.7/μm2     

水解-熔融法制备掺镱光子晶体光纤的研究

采用水解-熔融法制备高浓度掺镱双包层石英光子晶体光纤,通过对该制备方法及原理的探索研究,根据98.3%SiO2、0.2%Yb2O3、1.5%Al2O3(摩尔比)的配方进行设计,制备出高浓度镱离子掺杂的石英基双包层光子晶体光纤。该方法可有效提高稀土离子的掺杂均匀性。     

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70 μm的光子晶体结构大模面积有源光纤,并实现了激光输出。     

980nm光纤激光器发展现状与展望

980nm波段的掺镱光纤激光器因有望获得高亮度激光输出,代替980nm波段的半导体激光器成为掺铒/镱光纤激光器高亮度的抽运源而备受关注。从980nm波段光纤激光器广泛使用的4类增益光纤——单模单包层掺镱光纤、常规双包层掺镱光纤、JAC(Jacketed air-clad)掺镱光纤以及超大纤芯掺镱光子晶体光纤出发,对国际上各研究机构所做的工作进行了综述,介绍了其实验进展和存在的问题。最后就980nm波段光纤激光器的未来发展方向进行了探讨。     

掺镱双包层光纤激光器及其泵浦耦合技术

掺镱双包层光纤激光器是目前激光技术研究领域最具活力的研究课题之一,有着巨大的应用前景。本文详细介绍了掺镱双包层光纤激光器的发展概况及最新进展,并就国内和国外两种情况进行了对比分析。阐述了掺镱双包层光纤的结构、能级结构和光谱特性。综合论述了掺镱双包层光纤激光器的端面泵浦和侧面泵浦耦合技术,并分析了掺镱双包层光纤激光器的发展趋势及应用前景。     

双包层掺镱光纤研究进展

双包层掺镱光纤技术使高功率光纤激光器和放大器成为可能。最近几年随着制造技术和器件应用技术的发展双包层掺镱光纤也有了飞速发展,但是激光器的输出功率却受到受激拉曼散射和布里渊散射等非线性效应的限制,可以通过降低纤芯数值孔径、大模面积等方式来克服这种限制。分析和讨论了双包层掺镱光纤的激光放大原理、大模面积双包层掺镱光纤、多芯双包层掺镱光纤和微结构双包层掺镱光纤,介绍了掺镱光纤的研究现状和发展趋势。     

掺镱双包层光纤吸收特性的研究

对掺镱双包层光纤的吸收特性进行了研究。采用光纤截断法和包层模剥除技术，实现了掺镱双包层光纤纤芯吸收系数的精确测量，测量结果与实际吸收系数的测量误差小于5％。利用白光光源测量掺镱双包层光纤的损耗谱，对其有效吸收系数进行了详细的实验研究，发现有效吸收系数随着光纤长度的增加而减小，随着光纤纤芯直径的增加而增大，在不同弯曲状态下有效吸收系数的测量表明，在弯曲时不同内包层形状的掺镱双包层光纤的吸收特性并不相同，其中D型掺镱双包层光纤对976nm波长的有效吸收系数没有增大。     

掺镱双包层光纤激光器研究

自行设计和拉制的掺镱双包层光纤采用内外包层都是石英玻璃的结构,能与常规光纤兼容连接,在泵浦光功率受到限制的条件下,掺镜双包层光纤的输出功率达到９０ｍＷ,斜效率为２８％。对掺镱双包层光纤激光器的有关特性进行了研究和讨论。     

掺镱大模场光子晶体光纤研究进展（特邀）

掺镱大模场光子晶体光纤在高峰值功率超快激光放大器中有着重要的应用价值,其研究得到了广泛关注。首先简要介绍了国内外掺镱大模场光子晶体光纤的研究进展,阐述了掺镱大模场光子晶体光纤的基本设计思路,对比说明了保偏型掺镱光子晶体光纤的设计制备方法。重点介绍了近十年来中国科学院上海光学精密机械研究所在掺镱大模场光子晶体光纤方面的研究进展。包括掺镱大模场光子晶体光纤的纤芯折射率大小和均匀性控制、光子晶体光纤微结构控制等关键技术。采用自主研制的四种芯径为40～100μm的掺镱大模场光子晶体光纤开展了皮秒脉冲激光放大实验。利用40μm芯径的保偏掺镱光子晶体光纤实现了平均功率为100 W、光束质量因子（M2）小于1.4的稳定输出,偏振消光比为12 dB。利用100μm芯径的保偏掺镱大模场光子晶体光纤实现了M2小于1.5的高光束质量脉冲放大。上述研究为掺镱大模场光子晶体光纤的国产化应用奠定了基础。     

微结构掺镱双包层光纤的研究

近年来掺健光纤激光器的研究有了较大发展,出现了用于高功率光纤激光器的双包层掺镱光纤(DCYDF)。双包层掺镱光纤的纤芯作为单模波导用于传输信号光。．内包层设计为多模波导用于传输泵浦光。由于微结构光纤具有可控的周期性折射率并且其模场面积可通过结构参数的调整而加以控制．因此这类光纤在光纤激光器和放大器中有着广泛的应用前景。文章作者根据高功率光纤激光器的性能要求．设计和制备了内包层为D形和六边形的微结构掺镱双包层光纤。     

锥形光纤在光纤传感和光纤激光器上的应用

介绍了近年来得到广泛研究的锥形光纤技术的发展现状,尤其是在光纤传感和光纤激光器上的应用.在光纤上直接拉制出的锥区可用于制作小型化、一体化、具有许多优良光学特性的光纤器件.锥形光纤按束腰直径和光纤拉锥区的长度比,可分为锐锥度光纤(锥区长度和锥区的束腰直径较接近)和缓锥度光纤(锥区的长度远远大于束腰的直径).锐锥度光纤可以制作Michelson或者Mach-Zehnder干涉仪可用来实现折射率传感器;同时它还可改变激光光斑的强度分布,获得平顶光斑输出.利用单模缓锥度光纤可以实现窄线宽可调谐滤波器;另外基于缓锥度光纤可以实现多模光纤至单模光纤的转换器.锥形光纤结构紧凑,制作简单、成本低,必将成为多种实用光纤器件的核心.     

基于光纤锥和多模渐变光纤的马赫-曾德尔干涉仪的传感特性研究

提出了一种基于光纤锥和纤芯失配光纤结构的马赫-曾德尔干涉(MZI)传感器。在距离单模光纤(SMF)锥25mm处熔接一段长30mm的多模渐变光纤(GI MMF),形成SMF-光纤锥-SMFGI MMF-SMF结构。其中,光纤锥起到增加包层模能量的作用,GI MMF为传感臂。传感器外界环境温度、折射率及应力的改变都会使传感器的纤芯基模和包层模的光程差发生改变,从而引起传感器干涉谱发生变化,通过监测干涉谱的变化可以实现对外界物理量的测量。实验研究结果表明,当环境溶液温度在30~89℃范围内变化时,传感器的温度灵敏度为78.6pm/℃,线性度为0.997;环境溶液折射率在1.333~1.394变化范围内,传感器的折射率灵敏度为81.48dB/RIU,线性度为0.989;轴向应变在0~933.3με变化范围内,传感器的应变灵敏度为0.33×10-2 dB/με,线性度为0.998。本文传感器可以实现多个物理量的同时区分测量。     

Multi-wavelength fiber laser based on broadband fiber grating and HiBi fiber loop mirror

Multi-wavelength fiber lasers have attracted a lot of in- terest in recent years because of its potential applications in optical wavelength division multiplexing (WDM) systems, fiber sensors, and other fiber-optics instruments. Because of the predominant…     

基于稀土掺杂石英光纤的单频光纤激光器

系统研究了利用稀土掺杂的石英光纤作为激光增益介质来实现分布布拉格反射式单频光纤激光器。实验中,分别将掺有Nd3+、Yb3+、Er3+/Yb3+和Tm3+的商用石英光纤,熔接到激光谐振腔中,实现了基于石英玻璃光纤的光纤激光系统在多波段的单纵模运转。对各光纤激光器的单频特性进行了研究,其中,激光器线宽可达几十千赫（特别是对于Er3+/Yb3+共掺光纤激光器,其线宽窄于7 kHz）,激光系统的强度噪声接近于散粒噪声极限,实验中获得了激光波长由930 nm到2m的单频光纤激光器。实验结果证明:商用的稀土掺杂石英光纤能够作为有效的增益介质来实现短腔型单频光纤激光器。同时,通过进一步的系统集成,基于稀土掺杂石英光纤的单频光纤激光器将得到更加广泛的应用。     

L-band multiwavelength fiber laser using an elliptical fiber

In this letter, we propose and demonstrate a simple and novel technique to get multiwavelength operation in the L-band by using an elliptical core erbium-doped fiber. The principle of operation is based on the anisotropic gain effect in a polarization-maintaining fiber. Stable multiwavelength operation is achieved at room temperatures. The lasing lines may be controlled by a polarization controller     

Novel fiber sensor arrays using erbium-doped fiber amplifiers

We examine the signal-to-noise ratio (SNR) performance of a novel type of time domain multiplexed sensor arrays in which low gain (1-10 dB) fiber amplifiers are incorporated to compensate for splitting losses between sensors. The system noise figure for passive and amplified sensor arrays is presented, along with expressions to optimize the array parameters for high SNRs. We show that practical amplified sensor arrays exhibit low system noise figures that allow much larger arrays (hundreds of sensors) than passive arrays     

Single-mode hole-assisted fiber as a bending-loss insensitive fiber

We investigate the design and characteristics of a single-mode and low bending loss HAF both numerically and experimentally. An air filling fraction S is introduced to enable us to design a HAF with desired characteristics more easily. We show that we can expect to realize a single-mode and low bending loss HAF by considering the S dependence of the bending loss α_b and cutoff wavelength λ_c as well as their relative index difference Δ dependence. We also show that the mode-field diameter (MFD) and chromatic dispersion characteristics of the single-mode and low bending loss HAF can be tailored by optimizing the distance between the core and the air holes. We also investigate the usefulness of the fabricated HAFs taking the directly modulated transmission and multipath interference (MPI) characteristics into consideration. We show that the designed HAF has sufficient applicability to both analog and digital transmission systems. Our results reveal that the single-mode and low bending loss HAF is beneficial in terms of developing a future fiber to the home (FTTH) network as well as for realizing flexible optical wiring.     

气压式光缆系统

气压式光缆系统是解决光纤接入最用户的方案之一,本文介绍了构成该系统的传送理论及主要部件的结构,并对其机械特性、压送特性、传输特性等进行了比较全面的分析与评估。     

光子晶体光纤在光纤激光器中的应用

光子晶体光纤研究的日趋成熟不仅拓宽了光纤激光器的研究领域,同时也推动了激光技术的发展.文章针对大模面积双包层光子晶体光纤的特点,探讨了其在光纤激光器中的应用,重点阐述了光子晶体光纤在光纤激光器应用领域的最新进展,并介绍了燕山大学在制备稀土掺杂光子晶体光纤上所取得的最新成果.     

Switchable and tunable multiwavelength erbium-doped fiber laser with fiber Bragg gratings and photonic crystal fiber

We propose and report on a novel multiwavelength-switchable-tunable erbium-doped fiber laser with excellent stability and uniformity based on four-wave mixing (FWM) in a highly nonlinear photonic crystal fiber. By adjusting the attenuators, the single, dual, or triple wavelengths can be lasing simultaneously. Under the influence of the FWM, the spectrum is stabilized and the uniformity is less than 0.6 dB.