微結(jié)構(gòu)光纖激光器件的理論分析和數(shù)值模擬.pdf

1、微結(jié)構(gòu)光纖較普通光纖以其獨(dú)特的光學(xué)特性和靈活的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。將微結(jié)構(gòu)光纖作為激光增益介質(zhì)，同樣成為人們研究的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)。 本文首先介紹了微結(jié)構(gòu)光纖作為增益介質(zhì)在激光放大方面的發(fā)展和研究狀況，微結(jié)構(gòu)光纖特性在激光放大方面的應(yīng)用以及光纖激光器件研究的最新進(jìn)展。目前，研究微結(jié)構(gòu)光纖的模型和方法很多，文章對常用的方法和模型進(jìn)行了簡要的分析和比較。 然后，給出了普通光纖放大器的基本原理以及實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的

2、速率方程。在這個(gè)過程當(dāng)中，主要討論了光纖放大器的構(gòu)造、泵浦光源的選擇、泵浦波長的選用以及影響摻雜離子放大效果的不利因素等，為后面建立摻雜鉺離子系統(tǒng)提供了依據(jù)。 隨后，著重介紹了等效折射率模型，利用此模型可以將微結(jié)構(gòu)光纖等效為普通階躍型光纖，這樣就能夠計(jì)算空間結(jié)構(gòu)對微結(jié)構(gòu)光纖包層等效折射率的影響。在此基礎(chǔ)上利用數(shù)學(xué)軟件MATLAB模擬分析了微結(jié)構(gòu)光纖在激光放大方面的系列特性。在計(jì)算微結(jié)構(gòu)光纖傳播常數(shù)時(shí)，作者發(fā)現(xiàn)可以利用普通光纖中計(jì)

3、算傳播常數(shù)的三個(gè)近似公式求解微結(jié)構(gòu)光纖的傳播常數(shù)。文章結(jié)合等效折射率模型，在一定條件下對幾種計(jì)算傳播常數(shù)的方法進(jìn)行了模擬和比較，從而證實(shí)文中所用數(shù)值計(jì)算模型的正確性和有效性。 利用上述理論可以得到特定波長及不同結(jié)構(gòu)下微結(jié)構(gòu)光纖的場分布，結(jié)合普通光纖摻鉺能級(jí)系統(tǒng)的功率傳輸方程和速率方程，論文采用980 泵浦光對1550 信號(hào)光進(jìn)行泵浦,數(shù)值模擬了微結(jié)構(gòu)光纖可控性的結(jié)構(gòu)對輸出特性的影響，并且模擬了泵浦功率、摻雜濃度等對輸出功率、增益