空芯光子带隙光纤(HC-PBGF)因其利用中空纤芯进行光传输而被视作集成光学网络中实现在线光纤腔的理想器件。使用普通电弧熔接机直接熔接HC-800-02型HC-PBGF和780-HP型单模光纤,详细分析了多个熔接参数对熔接质量的影响。实验得到:长度约1 m的HC-PBGF构成的在线光纤腔具有低损耗特性,其总插入损耗为2.59 dB。
光纤光学 空芯光子带隙光纤 光子晶体光纤 电弧熔接 熔接损耗 在线光纤腔 激光与光电子学进展
2020, 57(17): 170601
1 北京理工大学 光电学院, 北京 100081
2 北京理工大学珠海学院 信息学院, 广东 珠海 518088
为了改善不同类型光纤熔接时的模场失配, 通过调整普通光纤熔接机的熔接参数, 对模场直径较小的光纤进行加热扩芯, 实现了10/130μm大模场面积双包层光纤和6/125μm单模光纤的低损耗熔接, 光纤耦合效率可达到91%, 并成功应用于自主研发的小型1064nm光纤激光器中。对利用光纤熔接机加热扩芯制作模场适配器进行了理论分析, 并用1064nm光纤激光器测量其实际传输损耗。实验结果表明: 采用普通光纤熔接机, 适当的调整熔接参数, 可以有效地提高大模场面积光纤到单模光纤的耦合效率, 为制作模场适配器提供了一种简单实用的方法。
激光技术 模场适配器 加热扩芯 光纤熔接损耗 laser technology mode-field adaptors thermally expanded core(TEC) loss of fiber fusion splicing
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所,安徽光子器件与材料重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院上海光学精密机械研究所,空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
提出了一种He气辅助熔接的全光纤型空芯光子晶体光纤(HC-PCF)低压气体腔的制备方法.通过用高压待充气体冲洗HC-PCF,确保了腔内的气体纯度；通过利用光谱监测系统监测HC-PCF 降压过程及He 气辅助熔接过程中CO2吸收光谱的变化,研究了HC-PCF 中气体动力学运动过程；通过利用He气辅助熔接方法,制备得到压强为7 kPa、插入损耗小于2 dB、长度为10 m 的全光纤型HC-PCF 低压CO2气体腔.该方法也适用于更低压强的HC-PCF气体腔的研制,且制备的气体腔具有良好的气密性和长期稳定性.
光纤光学 全光纤型低压气体腔 He辅助熔接 吸收光谱
1 中国工程物理研究院 高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
3 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
4 中国工程物理研究院 研究生部, 北京 100088
5 清华大学 工程物理系, 北京 100084
理论分析了纤芯错位对激光输出功率及光束质量的影响,研究表明,纤芯错位后纤芯中的各个模式均有一定的功率衰耗,且基模总会向高阶模耦合,导致光束质量下降。采用20/400 μm的双包层掺镱光纤,搭建了高功率全光纤激光振荡系统,实验研究了谐振腔外纤芯错位、谐振腔内纤芯错位以及谐振腔内和谐振腔外纤芯同时错位几种不同的情况对输出激光性能的影响,结果表明,谐振腔内纤芯错位和谐振腔外纤芯错位都会造成激光器性能的下降,但谐振腔内纤芯错位将导致激光器功率明显下降,而谐振腔内和谐振腔外同时错位会导致激光器光束质量急剧下降。
光纤熔接 纤芯错位 高功率 全光纤激光器 掺镱光纤 fiber fusion splicing core dislocation high power all fiber laser ytterbium doped fiber 强激光与粒子束
2014, 26(12): 121001
1 School of Mechanical Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
2 Department of Electrical and Computer Engineering, Missouri University of Science and Technology, Rolla, MO 65409, USA
3 Department of Electrical Engineering, University of Nebraska-Lincoln, Lincoln, NE 68588-0511, USA
4 Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Missouri University of Science and Technology, Rolla, MO 65409, USA
北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
基于全矢量有限元法，在1550 nm波段对掺锗芯光子晶体光纤(PCF)与普通单模光纤(SMF)的熔接损耗进行了理论分析，指出模场失配是造成两者熔接损耗大的最主要因素；进而提取自制的光子晶体光纤实际截面数据，更准确地估计出由模场失配引入的熔接损耗。采用电弧放电熔接技术, 通过反复实验给出了一组优化的熔接参数，并根据自制的光子晶体光纤具有掺锗芯子而采用重焊操作使得包层孔适量缩塌，可以有效地减小两种光纤的模场失配进而降低了熔接损耗，实现了光子晶体光纤和普通单模光纤的低损耗熔接。
光纤光学 光子晶体光纤 电弧熔接 有限元法 模场半径
1 全光网络与现代通信网教育部重点实验室， 北京 100044
2 北京交通大学光波技术研究所, 北京 100044
由于接续问题仍然是制约光子晶体光纤(PCF)广泛应用的主要因素之一，以两种自制PCF为例，对不同PCF之间的熔接进行了深入探讨与实验分析。基于一种高效的低损耗熔接方案，将理论计算与实验测量相结合，选取合理的熔接参量对光纤端面模场进行重塑，使两光纤端面模场匹配程度大大提高，从而实现了对称结构与非对称结构PCF之间、以及两种非对称结构PCF之间的低损耗、高强度的熔接。此外，着重分析了非对称结构PCF光纤端面旋转对熔接损耗的影响。结果表明，该影响在很大程度上取决于PCF的结构参量(孔距和孔径)。对给出的旋转非对称结构的PCF，其旋转对熔接损耗影响不大，无需保偏光纤熔接机即可实现高效低损耗接续。
光学设计 光子晶体光纤 电弧熔接 熔接损耗 端面旋转
1 燕山大学光电子工程系, 河北 秦皇岛 066004；燕山大学河北省特种光纤与光纤传感重点实验室，河北 秦皇岛 066004
2 燕山大学光电子工程系, 河北 秦皇岛 066004
在光子晶体光纤(PCF)的熔接过程中，由于包层空气孔结构的存在，同在熔接过程中存在着潜在的空气孔形变，使得加热过程更为复杂。对待熔的光子晶体光纤的热传导特性进行了研究，以二氧化碳激光作为熔接热源，根据传热学及能量守恒定律建立三维对称的热传导模型，进而对光子晶体光纤熔接的瞬态传热过程进行仿真分析和实验研究。分析表明，该模型可以很好地确定影响光子晶体光纤熔接过程中热传导特性的各个主要因素，为最终确定最佳熔接条件建立理论基础。
光纤光学 光子晶体光纤 数学模型 瞬态热传导 最佳熔接条件
1 全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
2 北京交通大学光波技术研究所, 北京 100044
提出了一种利用传统电弧熔接机实现光子晶体光纤(PCF)与单模光纤(SMF)低损耗熔接的新方案。方案结合实验测量与理论计算,首先通过改变熔接时间、熔接电流等参量,考察了不同熔接功率对PCF端面气孔结构的影响。由此计算了PCF端面模场分布的相应变化,并根据两光纤端面模场的重叠积分计算了相应的熔接损耗,从而确定出对应低熔接损耗的熔接功率区间。综合考虑熔接强度等要求,反向选取了合理的熔接参量范围,实现了PCF-SMF之间低损耗、高强度的熔接。提出的熔接方案使熔接过程中PCF包层气孔的收缩变化、该变化对两光纤接合匹配度的影响等问题清晰化,克服了以往PCF-SMF熔接中难以设定合理熔接参量的问题,有效地提高了熔接效率和熔接质量。
光子晶体光纤 电弧熔接 熔接参量 气孔结构 低熔接损耗
