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(hào)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(chǎng)面積、高包層數(shù)值孔徑、無(wú)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(bào)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?，本文以實(shí)現(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(hào)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(shí)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?jī)?nèi)容如下：
　　（一）基于模場(chǎng)直徑法，推導(dǎo)了不同熔接情況下光纖間耦合效率的計(jì)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(hào)光纖模式不匹配引起的損耗。計(jì)算結(jié)果與Beam Prop方法給出的基模耦合效率一致。

3、>　　（二）探索并掌握了套管法制作泵浦/信號(hào)耦合器的制作工藝。解決了信號(hào)光纖（組束中心）和泵浦光纖（組束周?chē)┰诓ＡЧ苤械臏?zhǔn)確定位問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了基于套管法的組束光纖熔融拉錐技術(shù)。本文還實(shí)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(hào)耦合器的制作奠定了基礎(chǔ)。
　　（三）基于套管法制作了信號(hào)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(hào)耦合器。引入加熱擴(kuò)芯技術(shù)提高信號(hào)光

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