强激光与粒子束
2023, 35(12): 121002
红外与激光工程
2023, 52(3): 20220551
1 华中科技大学武汉光电国家研究中心，湖北 武汉 430074
2 武汉长进激光技术有限公司，湖北 武汉 430223
3 上海保隆汽车科技股份有限公司，上海 201619
基于改进的化学气相沉积(MCVD)工艺和溶液掺杂法，成功制备出25 μm/ 300 μm大模场铒镱共掺光纤，并研究了其激光放大性能。该光纤的纤芯数值孔径为0.12，940 nm包层的吸收系数为2.85 dB/m。搭建了全光纤主振荡功率放大(MOPA)结构测试平台，当铒镱共掺光纤长度为8 m，940 nm泵浦光功率为141 W时，输出功率最大为61.7 W，斜率效率达到42%，输出光谱没有观察到明显的放大自发辐射(ASE)。
激光器 光纤激光器 铒镱共掺 大模场面积光纤 高功率激光 中国激光
2022, 49(13): 1301004
中国电子科技集团公司 第四十六研究所，天津 300220
针对人们对特种光纤的不断增长需求，介绍了基于多谐振耦合机理的异质包层(HC)结构全固光子带隙光纤(AS-PBGF)的工作原理，以及该种结构光纤在实现大模场面积、单模运转和低弯曲损耗等特性的优势。从无源光纤和有源光纤角度分类，着重总结并分析了近些年国际上相关课题组对此种结构光纤的研究报道与进展。最后，展望了基于多谐振耦合机理的HC结构AS-PBGF的应用方向。
全固光子带隙光纤 大模场面积 异质包层 多谐振耦合机理 all-solid photonic bandgap fibers large mode area heterostructured cladding multiple resonant coupling mechanism
1 西南科技大学 理学院, 绵阳 621010
2 西南科技大学 计算机科学与技术学院, 绵阳 621010
为了改善高功率光纤激光器的非线性效应, 提出并设计了一种新型的无源、单模、低损耗、大模场的光子晶体光纤结构。利用时域有限差分法并结合完美匹配层边界条件, 分析了光子晶体光纤有效模场面积的影响因素, 得到光子晶体光纤性能随波长及几何结构的变化规律, 从而得到实现更大模场面积的结构参量。结果表明, 保证单模传输的情况下, 在1.064μm波长处, 优化设计的大模场光子晶体光纤有效模场面积可达3118.4μm2, 对应的非线性系数可低至5.68×10-5 m-1·W-1, 限制损耗可降低到4.55×10-7 dB·m-1。该光纤具备低损耗、低非线性和大模场面积等特性, 在实现光子晶体光纤激光器高功率、高光束品质激光输出方面具有重要应用。
光纤光学 光子晶体光纤 时域有限差分法 大模场面积 低限制损耗 fiber optics photonic crystal fiber finite difference time domain method large-mode area low confinement loss
华北电力大学 电气与电子工程学院， 河北 保定 071003
提出了一种具有双模大模场面积的多芯光纤，建立了该多芯光纤的电磁场模型并采用有限元方法对其进行求解。基于该模型研究了光纤的模式特性和弯曲特性，系统分析了纤芯间距、纤芯半径和芯包折射率差对光纤模式特性和基模有效模场面积的影响。结果表明：通过引入空气孔并适当减少纤芯间距、纤芯半径和芯包折射率差，该光纤能实现严格的双模传输。保持双模传输时，通过增大纤芯间距，减小纤芯半径和芯包折射率差均有助于增大基模的模场面积。通过调整结构参数，在近似满足双模传输的条件下，光纤的基模模场面积在平直状态下可达到3155μm2。
多芯光纤 双模 大模场面积 弯曲损耗 multicore fiber dualmode largemodearea bending loss
北京交通大学电子信息工程学院全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
提出了一种新型的抗弯曲大模场面积光纤方案——双沟槽辅助型扇形瓣状光纤。与传统的扇形瓣状光纤及单沟槽辅助扇形瓣状光纤相比,该结构具有更大的模场面积和更好的高阶模抑制能力。研究结果表明:在弯曲半径为20 cm,波长为1.55 μm时,光纤的有效模场面积可达1096 μm 2,高阶模与基模损耗比大于100;此外,所提出的光纤对弯曲方向不敏感,弯曲方向在[-180°,180°]范围内变化时,光纤性能保持稳定。
光纤光学 光纤设计与制造 大模场面积 抗弯曲 单模运转 光学学报
2019, 39(10): 1006008
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
近年来,掺镱大模场光子晶体光纤由于在高峰值功率皮秒超快激光放大器方面的重要应用而受到广泛关注。简要分析了掺镱大模场光子晶体光纤的研制难点,介绍了国内外掺镱大模场光子晶体光纤的研究进展,以及应用于掺镱大模场光子晶体光纤制备的掺镱石英玻璃芯棒制备方法及其光学、光谱性能,重点介绍了中国科学院上海光学精密机械研究所基于溶胶-凝胶工艺制备大直径、低数值孔径掺镱石英玻璃芯棒玻璃,以及大模场掺镱光子晶体光纤的制备及其用于皮秒脉冲激光放大的研究进展。最后对掺镱大模场光子晶体光纤的研发及应用进行了总结及展望。
光纤光学 掺镱石英玻璃 大模场面积光子晶体光纤 皮秒脉冲激光放大 激光与光电子学进展
2019, 56(17): 170602
1 北京交通大学全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
2 曲阜师范大学物理工程学院, 山东 曲阜 273165
设计了一种抗弯曲大模场面积单模光纤方案——沟槽辅助型瓣状光纤。纤芯中间加入了低折射率辅助沟槽,纤芯四周围绕高折射率扇形瓣。利用COMSOL软件计算模式损耗、模场面积等性能。研究表明: 在弯曲半径为15 cm的情况下,光纤模场面积可达700 μm
2,高阶模和基模损耗比大于100,能够实现有效单模操作。此外,当弯曲方向在[-180°,180°]范围内变化时,光纤性能保持稳定。这种光纤在紧凑型高功率光纤激光器和放大器领域显示出巨大的潜力。
光纤光学 弯曲不敏感 大模场面积 少模光纤 中国激光
2018, 45(12): 1206001
1 山东省科技职业学院，山东 潍坊 261053
2 北京交通大学，北京 100044
提出一种具有阶跃纤芯和微结构内包层的大模场面积光纤，通过在光纤中引入阶跃纤芯及高折射率棒环形排布的微结构内包层，有效解决传统结构中大模场面积与单模运转的矛盾制约，突破了由弯曲导致光纤弯曲损耗高和弯曲方向角敏感等问题。应用全矢量有限元法结合完美匹配层对光纤特性进行了优化。研究结果表明，在工作波长为2 μm、弯曲半径为10 cm时，可以获得高达1 412 μm2的模场面积，高阶模与基模损耗比达到767，且对弯曲方向角不敏感。所提出的光纤结构具有大模场面积、优异的单模特性、低的弯曲损耗以及弯曲方向不敏感等显著优势,对推进高功率小型化光纤激光器的发展具有重要意义。
微结构光纤 抗弯曲 大模场面积 单模 microstructure fiber bend resistance large mode area single mode
