摘要：采用Matlab和Comsol建立单模光纤内激光传输模型,对双包层内光纤折射率和纤芯结构对光能量分布的影响进行了理论研究。系统分析了光纤芯径与数值孔径、归一化频率和功率填充因子的关系,依据得到的结果进一步采用多模物理耦合仿真方法对不同类型的单模双包层光纤纤芯的能量分布进行仿真,探索了不同折射率分布情况对纤芯能量分布的影响。计算和仿真结果表明:凹面折射率分布光纤的光斑模场面积最大,单位面积的功率分布最低。针对大功率光纤激光器的应用需求设计了工作波长为1.064μm、纤芯直径为10μm、凹面直径为8μm、数值孔径为0.12的单模凹面折射率双包层光纤,为提高光纤泵浦效率、降低纤芯的能量密度提供了思路。

摘要：双包层光纤放大器输出功率高 ,可用于密集波分复用系统、光纤CATV系统以及空间光通信系统中。本文采用分段方法 ,利用光子数平衡原理建立了半数值双包层掺稀土光纤放大器理论模型。利用本模型可以对双包层光纤放大器进行优化设计。

摘要：包层抽运光纤激光器是大功率激光器的研究热点,而双包层光纤的抽运光吸收系数的准确测量,对于稀土掺杂包层抽运光纤激光器的设计至关重要。从光纤中沿长度方向模式分布的角度理论上分析了如何准确测试包层抽运光纤的吸收系数,采用几种不同的方法对具有五边形内包层结构、低折射率材料作为外包层的双包层掺镱光纤的吸收系数进行了测试和分析。要准确测量包层抽运光纤的吸收系数,就必须采用多模光纤作为参考光纤,在注入双包层光纤之前,使抽运光具有尽可能多的模式。实验测试和理论分析结果表明,经过几米距离之后抽运吸收系数将变成线性。抽运光在双包层光纤中的吸收是一个非线性到线性的过程。

摘要：以耦合功率理论为基础,提出了一种分析弯曲结构双包层光纤吸收效率的新方法。在双包层光纤内,由于弯曲结构引起在内包层中传输的泵浦光发生模式间的耦合,通过分析居于主要地位的模式间发生耦合的情况,计算耦合功率的大小。然后根据此功率的大小,判断弯曲结构双包层光纤内掺杂纤芯吸收泵浦光功率能力的强弱,并通过计算实例,分析弯曲结构对吸收效率的影响。最后结合侧面泵浦耦合技术,提出了一种新的大功率双包层光纤激光器的设计模型。

摘要：本文研究了以单轴晶体为内包层的双包层高双折射光纤的传输和偏振特性．在弱波导近似下,应用光波导理论,得出了ｏ光与ｅ光的色散方程及截止特性．通过计算机的模拟与分析,划分出了截止区、单模单偏振区、单模双偏振区及多模区;分析了单模单偏区和单模双偏区存在的条件;研究了单模双偏区两偏振模式的偏振色散特性．结果表明,几何参数Ｓ、光学参数Ｒｘ、Ｒｙ及外包层折射率η３对所划分的四个区域及所对应的偏振特性有着极为明显的影响．此结果为光纤保偏器的设计和应用高双折射单模光纤构成新型光纤传感器的设计提供了可靠的理论依据．

摘要：文中主要介绍了用MCVD工艺结合溶液掺杂技术制备铒镱共掺双包层光纤的设计、制作及性能。通过铒镱掺杂浓度的对比实验以及制备工艺的改进,找到了合适的铒镱掺杂浓度比,提高了铒镱掺杂浓度,有效防止了预制棒芯部的凹陷,最终制作出铒镱掺杂浓度高(吸收系数≥2dB/m)(976nm)、内包层形状为D形的铒镱共掺双包层光纤。

摘要：针对高功率掺杂光纤激光器设计中存在的多个设计参数无法全局最优化的问题,本文提出一种高效灵活的遗传算法对高功率掺镱双包层光纤激光器的六个重要参数(泵浦波长、信号波长、谐振腔的反射率、光纤长度、掺杂浓度、泵浦功率)同时进行多维变量优化。该方法采用一种全局优化算法(遗传算法),分别讨论了在输出信号功率作为遗传算法中的目标函数时,高功率掺镱双包层光纤激光器的各个系统参数配置。实验结果表明,在所设定的波长范围内,最优的泵浦波长和信号波长分别为975nm和1044nm;最优光纤长度和掺杂浓度有一一对应的取值;谐振腔输入镜面反射率应越大越好,而输出镜面反射率与泵浦功率的大小相关。

摘要：掺Nd^(3+)双包层光纤是近年来研制出的一种新型光纤,跟单包层光纤相比,它具有数值孔径大、接收面积大等优点,能直接用大功率半导体阵列激光器泵浦,而且机械调整方便。掺Nd^(3+)双包层光纤可以用来做大功率光纤激光器、高增益的光纤放大器和高功率的放大自发辐射源,在光纤通信、传感、医疗等领域具重要的应用前景。国外一些掺Nd^(3+)双包层光纤的研究工作,并未对半导体阵列激光泵浦波长进行仔细分析,大多采用808nm左右半导体阵列激光器泵浦。不同的光纤器件为了获得最佳的泵浦效率,要选择不同的泵浦波长。本文利用钛宝石激光器波长的宽调谐特性,对国产掺Nd^(3+)双包层光纤的泵浦波长和光谱特性进行了研究,发现907和1080nm光发射的最佳泵浦波长分别为833和835nm。若用808nm波长的激光泵浦,会产生很强的激发态吸收,因此在红外波段的光发射的效率较低,但这对上转换的光发射却很有利。同时,还发现用532 nm波长激光泵浦时,由于光纤外包层的光化学反应,580nm处的荧光峰强度随时间衰减。研究掺Nd^(3+)双包层光纤的泵浦波长及其光谱特性,对双包层光纤及其器件的设计和研制有重要的实际意义。

摘要：利用光纤角度磨抛侧面耦合新技术研究了侧面抽运的掺Yb双包层光纤激光器。实验上采取新的加工工艺获得了端面具有小锐角磨抛斜角的多模光纤 ,专门设计的高精密机械调整结构有效地将多模光纤的斜面和双包层光纤的侧面精确对准 ,通过不同的折射率匹配材料进行的研究 ,发现折射率匹配材料对于注入功率和抽运效率都有较大影响。实验中通过光纤角度侧面耦合器能够注入 1.12W抽运光进入双包层光纤 ,侧面耦合效率最高可达 80 %。将该侧面耦合技术用于侧面抽运的掺Yb双包层光纤激光器 ,在单个尾纤输出的半导体激光器侧面抽运下得到光纤激光器的最大连续激光输出功率 2 82mW ,斜率效率为 5 5 .5 %。实验结果表明 ,光纤角度磨抛耦合技术是掺Yb双包层光纤激光器的一种简单有效的侧面抽运方式。

摘要：光纤内的温升是限制高功率双包层光纤激光器发展的重要因素.本工作在分析热沉积分布的基础上,对双包层光纤激光器的温度分布进行了定量研究,并进一步研究泵浦结构和泵浦方式对光纤温度分布的影响,探讨改善高功率双包层光纤激光器热问题的途径,从而为双包层光纤激光器优化设计提供指导.研究结果表明,双端泵浦的双包层光纤激光器光纤两端的温升显著高于中部的温升,两段温度很高.采用多段非均匀掺杂光纤泵浦结构和侧面泵浦方式可以有效的改善光纤内的温度分布,降低温升.设定每端泵浦功率P0=315W,双端泵浦单段均匀吸收系数光纤、三段和五段非均匀吸收系数光纤时,温度分布数值计算结果表明,光纤纤芯最高温度分别约为:414K、357K和336K,因此,采用多段非均匀泵浦结构可以有效的降低光纤中的最高温度.此外,本研究以3段侧面泵浦为例来研究侧面泵浦方式对温升的抑制作用.总泵浦功率仍设定为630W,温度分布数值计算结果表明,光纤中的最高温度降低到了344K.