高功率激光應(yīng)用的微結(jié)構(gòu)光纖技術(shù)研究.pdf

1、高功率連續(xù)光纖激光器或超短脈沖光纖激光器的功率或能量的提升，在很大程度上受制于所采用的大模場光纖性能。本課題針對高功率激光應(yīng)用的微結(jié)構(gòu)光纖技術(shù)進行研究。首先介紹了目前市面上常見的幾類特種光纖，進而圍繞微結(jié)構(gòu)光纖介紹了其歷史發(fā)展、種類與特性、導(dǎo)光機制、制造工藝等，同時也介紹了作者在微結(jié)構(gòu)光纖研究上的一般性結(jié)果。然后重點針對帶隙型微結(jié)構(gòu)光纖、微結(jié)構(gòu)非線性光纖、超大模場微結(jié)構(gòu)全固光纖，對其設(shè)計、制備、性能表征及應(yīng)用進行了深入的研究分析。具體研

2、究內(nèi)容如下：
　?。?）圍繞簡化的空芯光子晶體光纖以及全固體的布拉格光纖，闡述其理論設(shè)計和實驗研究。實際制備出了纖芯直徑達32μm的簡化空芯光纖與纖芯直徑28μm的全固布拉格光纖。測試顯示簡化空芯光纖出現(xiàn)了三個較寬的通帶，其中一階通帶最大的達到600nm。而且在可見光波段，該光纖的高斯光束遠場輸出特征表明其較好的單模特性。
　　（2）針對高功率超連續(xù)激光應(yīng)用，設(shè)計了零色散波長位于1000~1080nm波段，且實現(xiàn)平坦的同相位

3、超模輸出的七芯微結(jié)構(gòu)光纖。進而制造了一種七芯的微結(jié)構(gòu)非線性光纖，光束質(zhì)量測試顯示為M2~1.05。皮秒光纖激光的平均功率為141.6 W，泵浦了一根七芯PCF，最終獲得的平均功率輸出達到104.2 W、超連續(xù)譜輸出覆蓋范圍從750至1700 nm以上。另外實現(xiàn)一種常見的單芯微結(jié)構(gòu)非線性光纖的拉絲塔在線拉錐實驗，實際制取了一段長達500m的錐形光纖，微結(jié)構(gòu)保持十分完好。同時對其超連續(xù)展寬進行了實驗研究。
　　（3）提出一種全新設(shè)計的

4、超大模場摻鐿全固微結(jié)構(gòu)光纖的實現(xiàn)方法，并實際制備出了這種全固微結(jié)構(gòu)光纖。微結(jié)構(gòu)包層的點陣由一些列密堆積方式排列的摻氟石英單元構(gòu)成，背景材料為高純石英材料。本研究證實，可以通過調(diào)節(jié)包層摻雜點陣的填充率以及包層摻雜的濃度，精確地實現(xiàn)低至1×10-5的折射率變化，這種技術(shù)我們稱之為無源摻雜包層技術(shù)，簡稱PDC(passively doped cladding，PDC)。實驗中利用同一根預(yù)制棒拉制了兩根纖芯直徑分別為50μm和127μm的超大模