大模場面積單模摻鉺非均勻布拉格光纖及其器件的研制.pdf

1、稀土摻雜的大模場面積單模光纖及其器件是大功率光纖激光器和放大器的關(guān)鍵組成部分,在光纖通信、傳感、制造、醫(yī)療、軍事等諸多領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用價值。研制開發(fā)新型稀土摻雜大模場面積單模光纖是研制高功率高光束質(zhì)量光纖激光器的基礎(chǔ)和保證。
　　 本論文結(jié)合國家自然科學(xué)基金重點項目“面向細(xì)粒度光路交換信息安全網(wǎng)的光纖器件”(60837002)和863項目“新型光交換技術(shù)”(2008AA01Z215),針對稀土摻雜大模場面積光纖及其器件開展深入

2、的理論和實驗研究工作,取得的主要創(chuàng)新性成果如下:
　　 1.提出非均勻Bragg光纖結(jié)構(gòu),以在稀土摻雜光纖現(xiàn)有成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上,通過工藝改進(jìn)制作稀土摻雜的大模場面積單模光纖,大為簡化了這類光纖在設(shè)備、技術(shù)和控制等方面的制作難度。以理論分析為指導(dǎo)設(shè)計結(jié)構(gòu),在MCVD法結(jié)合溶液摻雜技術(shù)的基礎(chǔ)上,加入針對不同摻雜物的分層控制工藝,成功制作出非均勻Bragg結(jié)構(gòu)的常規(guī)摻鉺大模場面積單模光纖。研究了不同摻雜物對分層的影響,并提出稀土摻雜非

3、均勻Bragg光纖預(yù)制棒制作的分層控制方法,在實驗中獲得了良好的效果。
　　 2.以首創(chuàng)性的新型摻氟疏松層制作工藝為基礎(chǔ),摸索出優(yōu)化的工藝參數(shù)和控制方法,制作出吸收系數(shù)峰值100dB/m的高濃度摻鉺光纖。這一摻雜方法能夠大為緩解稀土元素高濃度摻雜和保證摻雜區(qū)低折射率水平之間的矛盾,采用這種新工藝結(jié)合相應(yīng)分層控制技術(shù)制作的非均勻Bragg光纖預(yù)制棒拉制成的單模光纖,芯區(qū)直徑顯著增加,同時表現(xiàn)出優(yōu)越的Er3+吸收特性。
　　

4、 3.采用特殊的氣壓控制技術(shù),拉制出大空氣孔外包層的雙包層光纖以大幅增加光纖的數(shù)值孔徑。這種結(jié)構(gòu)制作簡單,對工藝誤差的耐受程度好,大空氣孔造成的非圓對稱內(nèi)包層形狀有助于降低螺旋光影響,提高泵浦光的吸收效率。
　　 4.首創(chuàng)性的提出了一種基于共焦雙拋物反射鏡的全新激光二極管線陣光束整形辦法,這種光束整形方法對于平行光束能夠給出最好的整形效果,光束尺寸在整形方向上被大幅壓縮,光束的功率密度增加,同時光束的發(fā)散角沒有增大。在不涉及光束