雙包層光子晶體光纖一體化放大模塊的制作研究.pdf

1、泵浦/信號耦合器作為全光纖結(jié)構(gòu)放大器的關(guān)鍵器件之一，被廣泛應(yīng)用于高功率全光纖的主振蕩功率放大(MOPA)結(jié)構(gòu)中。雙包層光子晶體光纖由于其大模場面積、高包層數(shù)值孔徑、無截止單模等優(yōu)良特性被廣泛應(yīng)用于光纖放大器中。但是由于光子晶體光纖的空氣孔結(jié)構(gòu)使其切割、熔接等方面較為難處理，因此目前報導(dǎo)的基于雙包層光子晶體光纖的放大器大部分是空間結(jié)構(gòu)，其穩(wěn)定性、可靠性難以與全光纖結(jié)構(gòu)相比?；诖耍疚囊詫崿F(xiàn)雙包層光子晶體光纖放大器全光纖化為主要目的，研制

2、一種雙包層光子晶體光纖一體化放大模塊，將摻Y(jié)b雙包層光子晶體光纖作為泵浦/信號耦合器的輸出光纖，此模塊既能充分利用雙包層光子晶體光纖的優(yōu)異特性，又實現(xiàn)了全光纖化，為其廣泛應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。本文主要研究內(nèi)容如下：
　　（一）基于模場直徑法，推導(dǎo)了不同熔接情況下光纖間耦合效率的計算公式，并利用該公式分析了光纖熔融拉錐束與輸出光纖耦合效率，主要考慮信號光纖模式不匹配引起的損耗。計算結(jié)果與Beam Prop方法給出的基模耦合效率一致。

3、>　?。ǘ┨剿鞑⒄莆樟颂坠芊ㄖ谱鞅闷?信號耦合器的制作工藝。解決了信號光纖（組束中心）和泵浦光纖（組束周圍）在玻璃管中的準(zhǔn)確定位問題，實現(xiàn)了基于套管法的組束光纖熔融拉錐技術(shù)。本文還實現(xiàn)了高質(zhì)量的切割技術(shù)，以及與輸出光纖的熔接技術(shù)。相關(guān)工藝的突破為光纖泵浦/信號耦合器的制作奠定了基礎(chǔ)。
　　（三）基于套管法制作了信號光纖為SMF-28、輸出光纖為25/250μm雙包層光纖的(6+1)×1泵浦/信號耦合器。引入加熱擴芯技術(shù)提高信號光

4、纖的耦合效率，基于光纖耦合效率隨加熱時間變化的數(shù)值模擬結(jié)果，采用最佳加熱時間制作了高信號傳輸效率的耦合器，效率由未加熱擴芯時的52％大幅增加到加熱擴芯后的93%。
　?。ㄋ模┗赾omsol的模場分析計算了雙包層光子晶體光纖在不同空氣孔塌縮情況下信號臂的耦合效率，可知在熔接光纖束與光子晶體光纖時應(yīng)盡量保證光子晶體光纖空氣孔不塌縮。在實驗上，基于掌握的套管法制作耦合器的工藝，實現(xiàn)了信號光纖為PM-10/125μm保偏光纖的熔融拉錐束