红外与激光工程
2024, 53(1): 20230504
暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通信技术重点实验室，广东 广州 511443
提出并实现了一种用于双参量同时测量的强耦合七芯光纤布拉格光栅（SCF-FBG）。在透射光谱中观察到2个布拉格谐振峰，对应SCF的类HE11和类HE12超模式反向谐振耦合。该传感器由SCF拼接在中心对齐的2个标准单模光纤构成，其透射谱中还包括由超模式间的马赫-曾德尔干涉产生的干涉条纹。分别测量了该器件对温度和应变的响应，结果表明：2个布拉格谐振峰的温度灵敏度分别为9.56 pm/℃和9.55 pm/℃，应变灵敏度分别为0.64 pm/με和0.584 pm/με。其中，干涉谷的温度灵敏度和应变灵敏度分别为11.8 pm/℃和-0.925 pm/με，因此该器件能够同时用于温度和应变的测量。
光纤布拉格光栅 光纤传感器 七芯光纤 超模式 激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0906007
聊城大学物理科学与信息工程学院，山东 聊城 252000
研究了锥型多芯光纤模间耦合所产生的干涉在温度传感中的应用。利用弱耦合多芯光纤拉锥后变成强耦合多芯光纤，从而产生超模干涉的特点，在单模光纤中熔接一段弱耦合七芯光纤。经氢气火焰匀速往返拉锥后，该光纤直径变小，芯间距减小到一定程度后产生超模干涉，从而得到了结构简单、灵敏度高、特异性强的温度传感器。研究发现，拉锥后的光纤直径越小、锥区长度越长，模间耦合越强。选取锥区长度为1.8 μm、锥区直径为31.36 μm的锥型多芯光纤，所设计制作的温度传感器的灵敏度可达840 pm/℃，比之前报道的高约52.7倍。
光纤光学 多芯光纤 超模干涉 温度 传感器 激光与光电子学进展
2021, 58(7): 0706007
华中科技大学武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430074
纤芯激光功率密度过高，易引起非线性效应,导致激光损伤，限制光纤激光器输出功率的提高，采用多芯光纤是解决这一问题的有效方案之一。同相位超模的选择和多芯光纤的制作是影响多芯光纤激光器发展的主要因素，因此实现同相位超模运转的大模场面积多芯光纤研究成为近年来国内外研究人员关注的热点。详细介绍了当前多芯光纤选模及制造技术的研究进展，通过对比几种技术方案的可行性，展望了高功率多芯光纤激光器单模运转的发展前景。
光纤光学 光纤激光器 多芯光纤 超模选择 激光与光电子学进展
2016, 53(5): 050005
1 哈尔滨工程大学, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 浙江工商大学信息与电子工程学院, 浙江 杭州 310018
介绍了一种特殊的天文光纤模式转换器，称之为光纤刷。研究了这种天文光纤模式转换器的制作技术及各纤芯之间的耦合特性。由于天文成像低色散的要求，研究了这种光纤刷的超模耦合特性，并且为了比较不同超模的发散情况，分别计算了光纤刷的近场超模和远场超模。通过远场超模发散半径的比较，发现同相超模具有最小的发散角和最好的光束质量。研究结果对类似光纤模式转换器件的研究具有启发意义。
光纤光学 天文 模式转换器 光纤刷 耦合 超模 光学学报
2014, 34(s1): s106003
1 国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
2 光纤光缆制备技术国家重点实验室, 长飞光纤光缆公司研发中心, 武汉 430073
分析基于单芯光子晶体光纤的超连续谱光源在提升平均输出功率时所面临的问题, 指出采用多芯光子晶体光纤作为超连续谱产生介质是一种实现高功率超连续谱产生的潜在方案。使用自制皮秒光纤激光器泵浦一段国产多芯光子晶体光纤, 实现了光谱范围750~1700 nm, 平均功率42.3 W的全光纤化高功率超连续谱输出。
多芯光子晶体光纤 非线性光纤光学 超连续谱 同相超模 multi-core photonic crystal fiber nonlinear fiber optics supercontinuum supermode
1 山东大学信息科学与工程学院， 山东 济南 250100
2 山东省激光技术与应用重点实验室， 山东 济南 250100
3 新南威尔士大学电子工程与电信学院， 澳大利亚 悉尼 2052
为了实现多芯光纤激光器的单模输出，提出一种新的选模机制，即利用单模光纤进行选模。采用单模光纤和全反镜相结合作为选模器件，可以使6芯光纤激光器中同相位超模的耦合效率远远大于其他高阶超模，从而使高阶超模得到有效的抑制，实现高亮度的同相位超模单模输出。为了提高同相位超模的耦合效率，可以进一步优化单模光纤纤芯尺寸，同时调节单模光纤和6芯光纤之间的间隙距离。将同相位超模的耦合效率代入速率方程进行理论模拟，证明输出功率和耦合效率之间的必然联系，结果显示同相位超模输出功率随着耦合效率的增大而增大，得到单模输出的最大光光转换效率为63.7%。
激光器 多芯光纤激光器 耦合效率 同相位超模 单模光纤
1 浙江工商大学信息与电子工程学院， 浙江 杭州 310018
2 哈尔滨工程大学理学院光子科学与技术研究中心， 黑龙江 哈尔滨 150001
针对两种不同激励情况，分别对5芯平行阵列芯光纤的超模进行了理论计算，并对其输出场强度分布进行了实验研究。通过对比5芯平行阵列芯光纤超模远场强度分布，分析了两种不同激励情况下输出各超模的光束质量。研究结果可为高功率光纤激光器、出射光斑为特定形状的光纤激光器的设计提供理论依据，对其他类似微结构光纤在激光器领域的应用具有借鉴意义。
光纤光学 光纤激光器 超模 耦合模理论 平行阵列芯光纤
1 燕山大学信息科学与工程学院红外光纤与传感研究所， 河北 秦皇岛 066004
2 燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室， 河北 秦皇岛 066004
要提高七芯光子晶体光纤激光器的输出功率，必须要增大七芯光子晶体光纤的有效模面积，并且需要纤芯间具有较强的耦合作用，以保证各纤芯输出的光束保持同相位。为了更直观的分析七芯光子晶体光纤的有效模场面积和纤芯间耦合强度的关系，根据七芯光子晶体光纤7个超模的特征，给出了七芯光子晶体光纤耦合长度的一种计算方法。利用多极法和有限差分光束传播法分析了七芯光子晶体光纤的结构对有效模场面积和耦合长度的影响。通过优化七芯光子晶体光纤的结构，设计了一种外层空气孔较大，内层空气孔较小的七芯光子晶体光纤，其有效模场面积高达3703 μm2 ，耦合长度仅为13310 μm。
光纤光学 相干合成 光束传播法 光子晶体光纤 超模
安徽邮电职业技术学院通信工程系, 合肥 230031
为了研究复合腔抑制超模噪声的问题，基于传输函数法建立了复合腔等效结构模型，从理论上分析了复合腔主动锁模光纤激光器的结构特性，论证了等效复合腔基频与两子腔腔长的关系。在1GHz射频调制频率下，给出了复合腔各参量与超模噪声的关系。结果表明，复合腔可以减小超模数目，超模噪声的抑制与单腔相比并不具有优势。该结果对复合腔主动锁模光纤激光器的实验研究有一定的参考意义。
激光器 主动锁模 复合腔 超模噪声 lasers active mode-locked composite cavity supermode noise
