弯曲不敏感光纤131Onm处模场直径测试方法研究

G．657A2是一种优化了抗弯性能的全谱单模光纤,和传统的G657．A1弯曲改善型单模光纤相比,它大幅提升了光纤的抗弯表现。由于这种光纤的性能满足ITU-TG657A2标准,同时完全符合ITU-TG．652．D标准．与已经广泛铺设的G652标准单模光纤能无缝兼容．目前在国内阿-TH的建设中得到广泛的应用。但在测试弯曲损耗不敏感G657．A2光纤1310nm处模场直径时,特别是测宏弯性能优异的G657,A2光纤时,如果仍然采用针对传统标准G652光纤测试条件：即在2m试样光纤上绕一半径为30mm圈作为高阶模的滤模器．并不总能有效滤除高阶模,当高阶模未完全滤除时,会出现测试光纤的模场直径比其真实的模场直径偏小的现象。本文通过试验的方法研究分析了高阶模对模场直径的影响和可能的消除办法。多个试验结果表明：图1b和图1cirri-示两种测试方法^[1]’完全能够满足国家标准、国际标准的测试要求,且两种方法测试模场直径的均值无显著差异（p〈005）。由于G．657．A2光纤标准要求λco≤1260nm,可以保证22m光纤或光缆试样的“对应截止波长”≤1260nm,故用图1c条件可测得正确的1310nm处MFD值。     

大模场单模增益光纤的研究进展

高功率光纤激光器的发展面临着各种非线性效应和输出模式和功率不稳定等技术瓶颈,而大 模场单模光纤被认为是解决该类问题的主要手段。 本文系统总结了各种典型的大模场单模增益光纤,阐述了各种光纤的 结构特点以及实现原理,重点分析 了光纤的模场面积、输出功率、抗弯曲特性、激光光束质量和制备难度等几项关键指标。最 后介绍了作者最新设计的新型异质包层螺旋侧漏大模场 单模光纤结构模型及其实现路径,该光纤芯径在50～200μm范围内 具有可调控性,且制备相对简单,有望成为大模场单模光纤 发展的一个新的方向。     

大模场抗弯曲全固态光纤的结构设计

提出了一种具有对称结构的大模场面积和低弯曲损耗的新型结构光纤,运用全矢量有限元法结合完美匹配层边界条件分析了光纤特性。该光纤由纤芯中的梯形折射率环和包层中的多层下陷层组成,仿真结果显示该光纤具有低弯曲损耗大模场单模传输的特性。对比分析了梯形谐振环、矩形谐振环、三角形谐振环结构光纤的弯曲损耗以及电场模式分布,实验结果显示梯形折射率环更具优越性。多层下陷层结构将模场限制在纤芯中,下陷层的数量大于2时模场面积基本上保持不变。研究结果表明,在波长为1 550 nm、弯曲半径为20 cm时,基模(FM)弯曲损耗只有0.056 868 dB/m,而高阶模(HOMs)损耗为3.58 dB/m,有效模场面积可达2 313.67μm²。该光纤对弯曲方向不敏感,在高功率光纤激光器放大器等光通信器件领域具有广阔的发展前景。     

弯曲的多模掺Yb3 + 双包层光纤激光器基模输出研究

将一段纤芯直径为28．6μm，数值孔径为0．10的掺Yb^3＋双包层光纤弯曲后可以得到基模激光输出，其输出最大功率为0．35W，中心波长为1073nm。实验结果和理论分析结果基本一致。     

低弯曲损耗大模场面积多芯光纤的研究

针对19芯、37芯大模场光纤提出两种降低弯曲损耗的方法,一种方法是在芯区外引入一层空气孔,另外一种方法是在芯区外引入多包层低折射率结构。理论分析表明,多芯光纤弯曲损耗存在临界弯曲半径,在大于临界半径的情况下,弯曲损耗基本不变,在小于临界半径的情况下,弯曲损耗急剧增大。引入空气孔后,当19、37芯光纤模场面积分别为516μm2和920μm2时,临界弯曲半径都从3.5 cm减小到4 mm。当引入包层数达三层以上时,多包层结构也可使19、37芯光纤的临界弯曲半径从3.5cm减小到4 mm。     

大模场光纤研究的新进展

为克服光纤非线性效应和光纤损伤等对光纤激光功率增长的限制,高功率增益光纤通常采用大模场光纤结构.总结了目前大模场光纤实现的3条主要技术途径:光纤结构设计、模式选择控制和模式转换,说明各种技术途径的基本思想及主要光纤的特点,在此基础上,指出:这些方法真正应用到实际还面临着模场畸变、高阶模抑制、光纤激光系统综合分析以及光纤...     

自稳定工作的10GHz主动锁模光纤激光器

主动锁模光纤激光器的研制难点在于解决它的不稳定问题,本文采用两种新的方法获得了主动锁模光纤器的自稳定运转。经稳定性测试稳定工作时间超过８ｈ。     

简化腔结构的大模场面积光纤锁模激光器

实验研究了基于国产高增益掺Yb3+双包层大模场面积(LMA)光纤的简化腔结构激光器的稳定锁模运转,直接使用塌陷打磨之后的光纤端面作为线型腔中的一端腔镜,利用打磨为0°角之后的光纤端面4%的反射率,在高增益的条件下获得了激光振荡,并进一步利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)获得稳定的锁模输出,得到了平均功率分别为144 mW和120 mW,重复频率均为68 MHz(对应单脉冲能量分别为2.1 nJ和1.8 nJ),脉冲宽度分别为9.9 ps和4.8 ps的超短脉冲输出.通过增加抽运功率,得到了功率分别为150 mW和220 mW的稳定多脉冲输出,对应脉冲个数为两个和四个.进而通过激光谐振腔中的光栅对,实现了波长1020 ～1080 nm宽带可调谐的超短脉冲输出.     

弯曲损耗不敏感单模光纤1310nm处模场直径测试方法比对分析

本文通过实验的方法分析研究了不同高阶模滤除条件对ITU-T G.657.A2、A3和ITU-T G.657.B3类光纤模场直径测量结果的影响。实验表明,采用22m试样光纤的测试条件或采用将2m标准的G.652光纤熔接在2mG.657试样光纤上,并在标准的G.652光纤上绕两个40mm半径圈的测试条件均可以准确测试G.657.A类包括A3类和G.657.B类光纤在1310nm处的模场直径。采用其他不同的弯曲半径或通过绕更多圈的滤除高阶模的方法并不总能够有效滤除G.657.A类包括A3类和G.657.B类2m试样光纤中的高阶模。特别是弯曲性能好且λc≥1310nm的G.657光纤,1310nm处模场直径测试的结果会受高阶模影响,并导致实测值比正确值偏小。为了避免高阶模的影响,推荐采用22m试样光纤测试条件或采用将2mG.652光纤熔接在2mG.657试样光纤上,并在G.652光纤上绕两个40mm半径圈的测试条件测试G.657光纤1310nm处模场直径。     

基于模式耦合的低弯曲损耗大模场带隙光纤研究

提出一种大模场带隙光纤,由排布在正方结构网 格中的高折射率介质柱形成导光机制。采用有 限元法分析了直光纤与弯曲光纤下的模式损耗与模场面积等特性。研究结果表明:这种光纤 具有较宽的带 隙,可同时支持基模和高阶模的传输,两种模式的泄漏损耗均低于1×10－3 dB/m。当光纤弯曲时,其包层会 产生具有强泄露损耗的包层模,并在一定的弯曲半径下与纤芯的高阶模发生强耦合。当弯曲 半径在15～20cm 之间时,基模弯曲损耗小于0.01dB/m,而高阶模损耗大于1dB/m, 因而光纤可以经弯曲实现大模场单模传 输。在1064nm波长处,其直光纤的基模模场面 积为1319.62μm², 而在弯曲状态下的模场仍可达到975.00μm²以上,因而可实现大 模场的低弯曲损耗传输。     

单模光纤弯曲半径对光纤陀螺标度因数稳定性的影响

在采用低偏和保偏混合光路的混偏光纤陀螺的光学架构中,包含了一些单模光纤元件和单模光纤。当单模光纤发生弯曲时,光纤中传输的纤芯导波模式和单模光纤中的界面反射波模式之间将会发生相互干涉,导致光的传输特性受到影响。提出了单模光纤弯曲对光纤陀螺标度因数稳定性影响的数学模型。仿真和实验结果表明:当温度发生变化时,单模光纤弯曲会导致传输光的中心波长发生漂移和振荡,从而影响光纤陀螺标度因数稳定性。中心波长振荡的振幅与弯曲半径直接相关。     

超大模场双包层光纤的制备与性能测试

阐述了大模面积有源光纤的基本原理,介绍了有源光纤的制备过程。针对目前国内大模场有源光纤制备技术中存在的问题,从传统结构大模面积光纤的制备工艺入手,对有源光纤预制棒制备工艺进行了理论分析和实验优化,通过采用多次沉积等新技术,解决了有源区面积难以增大等问题。最终制备出纤芯直径95 μm的传统结构的超大模场有源光纤,并实现了激光输出。     

大模场面积掺镱双包层光纤的色散测量

大模场面积掺镱双包层光纤的色散特性在高功率超连续谱的产生中具有重要影响。搭建了一套基于马赫-曾德尔干涉仪和超连续谱光源的超宽波段、高精度的色散测量系统。干涉仪的测量臂插入待测光纤,参考臂通过高精度步进电机调节光程。通过此系统,仅使用27.2 cm长的样品对大模场面积掺镱双包层光纤的色散特性进行了精确测量。实验记录了700~1 600 nm范围内不同波长的干涉条纹,计算得到光纤的色散曲线。使用全矢量有限元法对光纤的色散进行了数值模拟,模拟结果与实验结果一致,证明了实验方法与系统的精确性。     

大模面积双包层光纤激光器性能的实验研究

基于大模面积双包层Er3+/Yb3+共掺光纤,采用P-F腔结构,详细研究了工作温度、光纤弯曲对泵浦吸收和激光输出性能的影响。结果表明:随着泵浦功率的增大,输出光谱的模式逐渐增多;泵浦源的工作温度决定其输出光谱特性,进而影响光纤激光器的输出效果;光纤不同激光模式对应不同光纤弯曲损耗,当弯曲半径减小到一定程度时,多模输出变成单模输出,由此提高输出光束质量。     

梳状大模场光纤结构的优化设计

通过在周期性梳状折射率结构的最外层增加一个高折射率平台的方法,对梳状折射率分布大模场光纤的波导结构进行了优化,使其在模场面积、模场分布及抗弯曲性能方面都有明显提升。模拟研究结果表明,与已有单一梳状折射率分布的光纤相比,优化后的大模场光纤的模场面积提高了700 m2以上,且在相同弯曲半径下,基模弯曲损耗由6 dB/m降低为0.1 dB/m。此外,通过对最外层高折射率平台的参数进行调制可实现不同的模场分布,包括高斯分布、平坦化分布和环状分布,满足特殊激光加工工业的应用需求。     

GG-IAG大模场光纤制备与增益性能的研究

基于GG-IAG光纤理论模型,设计了掺Nd3＋ 磷酸盐GG-IAG光纤玻璃材料配方;采用管棒法制备了GG-IAG光纤 预制棒,在530℃下拉制了不同直径(200μ m－500μm)的掺Nd磷酸盐GG-IAG大模场光纤;测试了光纤的光谱 参 数与增益性能,然而,由于光纤存在模式泄漏损耗,导致其增益性能不高。为了提高GG-IA G光纤的增益性能,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200 nm的Ag膜作为全反射膜, 使得泵浦光被束缚在光纤中,从而提高了光纤的泵浦效率。实验结果表明,在光纤参数相同 的情况下,镀Ag膜后光 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%。说明光 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。     

八边形空气孔环绕-双模大模场面积多芯光纤

为实现多芯光纤的严格双模传输和大模场面积, 将多芯光纤引入空气孔并排列成八 边形结构,利用COMSOL软件建立该光纤的电磁场模型,再采用有限元方法系统地分析相 对孔径大小、纤芯与包层折射率差和纤芯之间的间距等3个结构参数对光纤模式特性及有 效模场面积的影响,最后讨论了不同弯曲半径下光纤的弯曲损耗。根据分析结果并结合归一 化频率常数找到合适的结构参数,此时光纤的基模模场面积在平直状态下可达到1730 μm², 当弯曲半径大于0.45 m时,弯曲损耗小于10－3 dB/m,基模模场面积仍可达到1685 μm²。该 光纤保持少模传输并实现了大模场面积和低弯曲损耗,在大容量、高功率光纤传输系统中具 有广阔的应用前景。     

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。     

Form-induced birefringence in elliptical hollow photonic crystal fiber with large mode area

We propose a novel type of photonic crystal fiber (PCF), including an elliptical hole in its solid core. We prove the feasibility of such a fiber and investigate both experimentally and theoretically the dependence of its group birefringence on the geometric hole parameters. We show, for the first time, that form-induced birefringence can be achieved in single mode PCFs with large mode area and suggest it as a possible route for the development of polarization maintaining PCF-based LMA fiber devices.