没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
温馨提示
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 μm2,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。
资源推荐
资源详情
资源评论
第
卷
第
期
中
国
激
光
年
月
CHINESEJOURNALOFLASERS
December
一种大模场沟槽辅助型扇形瓣状光纤的研究
刘 诗 男
,
宁 提 纲
,
马 绍 朔
,
郑 晶 晶
,
许 建
,
温 晓 东
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
曲阜师范大学物理工程学院
山东 曲阜
摘要
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
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
的情况下
光纤模场面积可达
高阶模和基模损耗比大于
能够实现有效 单模 操作
此外
当
弯曲方向在
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
关键词
光纤光学
弯曲不敏感
大模场面积
少模光纤
中图分类号
文献标识码
doi
:
.
/
CJL.
TrenchGAssistedFanGSe
g
mentedCladdin
g
FiberwithLar
g
eModeArea
Ke
y
Laborator
y
o
f
AllO
p
ticalNetwork & AdvancedTelecommunicationNetworko
f
EMC
Bei
j
in
g
Jiaoton
g
Universit
y
Bei
j
in
g
China
Colle
g
eo
f
Ph
y
sicsandEn
g
ineerin
g
Qu
f
uNormalUniversit
y
Qu
f
u
Shandon
g
China
Abstract
Ke
y
words
OCIScodes
收稿日期
修回日期
录用日期
基金项目
国家自然科学基金
山东省高等学校科技计划项目
EGmail
引
言
激光 器具有光束 质量好
亮度高及激 光阈值低
等优点
在 激 光 武 器
医 疗 设 备
材 料 加 工
遥 感 技
术
光纤 通 信 以 及 国 防 科 技 等 方 面 得 到 了 广 泛 应
用
其中光 纤 激 光 器 具 有 转 换 效 率 高
稳 定 性
好
相干性好和制造成本低等优点
成为了激光器
领域的热门研究 课 题
近年来
单根光纤 激 光器的
输出功率已经突 破 千瓦量级
然而由于单模有
源纤芯芯径只有几 微米
单纯依靠 单 根光纤进 一 步
提升激光器的输出功率会受到严重的非线性效应的
影响
以及结构元素
热损伤
光学损伤 及 衍射极限
等物理机制方面的 限制
这些因素 成 为进一步 提 升
光纤输出光功率的最大障碍
由于非线性效应产生的阈值功率与光纤的有效
模场面积成正比
因此一种 最 有效地解 决 提升光纤
功率密度面临的非 线性效应
光纤损伤 等 问题的方
法是使用大模场 面 积光纤
目前
大模场面 积 光纤
中
国
激
光
主要有布拉格 光 纤
光 子 晶 体 光 纤
瓣 状 光
纤
和多芯光纤
等
光子晶体 光 纤制作复 杂 且
难以保证光纤 的 均匀性和 可 重复性
等
报道了瓣状光纤
前期工作 表 明
瓣状光纤 具 有优
异的弯曲性能
能够 在 宽带宽下 提 供低损耗 有 效的
单模操作
等
制备了二 氧 化硅瓣状 光
纤
瓣状光纤可以 采用管束 堆 积法制作
将高折射
率材料和低折射率材料在玻璃管中周期性排列并紧
密贴合
用合适的温度和拉丝速度
从预制棒中拉制
出光纤
另外
瓣状光纤还可以采 用复合纺丝 法
制作
利 用 双 组 分 纺 丝 工 艺
采 用 共 轭 纺 丝 法 制
成
等
提出了一 种扇形瓣状 光 纤
能够有
效提高光纤的单模操作
本文提出了一种新的大模场面积光纤结构
与
传统的瓣状光纤相 比
光纤纤芯 中 增加了低 折 射率
沟槽
并且包层中为扇 形 瓣状纤芯
其基本制 作 流
程为
先制作普通沟槽光纤预制棒
然后将预制棒切
割
再与折射率不同的包层套管切块组合
制成光纤
预制棒
这种沟槽辅助扇形瓣状光纤结构能够有效
提高光纤的单模操作特性
具有大模场面积
强抗弯
曲性能以及良好单模操作性能等优点
在
弯
曲半径下
可 以 保 证 光 纤 在 模 区
内 单 模
工作
由于 该 结 构 在
范 围 内 对 弯 曲
取向不敏感
因此不需要控制弯曲取向
大模场面积沟槽辅助型瓣状光纤
21
光纤结构及弯曲模型
大模 场面积沟槽 辅助型瓣状 光纤
其横截面的
结 构 如 图
所 示
中 间 黄 色 部 分 是 半 径 为
a
折 射
率为
n
的圆形纤芯
向外依次为宽度为
t
折射率为
n
的低折射率沟槽
红 色
厚 度 为
d
折 射 率 为
n
的高折射率 谐 振 环
包 层 内 环 绕
个 瓣 角 度 为
θ
折射率为
n
的扇形瓣
灰色部分 是 折射率为
n
的
包层
光纤半径为
b
n
n
n
n
n
n
AA
为参考的 弯 曲方向
φ
为实际弯 曲 方向与参考
弯曲方向之间的夹角
图
沟槽辅助型瓣状光纤结构图
由于 光纤具有非 圆对称结构
不同方向的 弯曲
对光纤的影响很大
光纤弯曲的立体示 意图如图
所示
其中
R
为弯曲半径
BO
为实际弯曲方向
图
中给出了实际弯曲方向
BO
与参考弯曲方向
AA
之
间的夹角
φ
分别为
时的光纤截面
22
基本原理
采用数值仿真软件
进
行建模和仿真
边界条件设置 为完美匹配 层
吸收边界条件
求解 域 采用默认 的 任意三角 形 网格
进行划分
图
光纤弯曲的立体示意图以及
φ
时的光纤截面
φ
剩余7页未读,继续阅读
资源评论
weixin_38631599
- 粉丝: 9
- 资源: 943
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
最新资源
资源上传下载、课程学习等过程中有任何疑问或建议,欢迎提出宝贵意见哦~我们会及时处理!
点击此处反馈
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功