光纤激光非相干组束技术

光纤激光非相干组束具有结构简单、便于控制等特点,近年来研究进展迅速,组束功率已经达到kW量级.综述了光纤激光非相干组束技术的最新进展,介绍了各种组束方案的基本原理,包括外腔组束、PTR布拉格光栅组束和自适应光学元件组束等;从方案结构和实际应用2方面对各种非相干组束方案进行了分析比较,考虑到单模激光受大气条件影响较小,光束传输距离较远,所以自适应元件组束方案更适和用于定向能武器系统;最后指出要获得100 kW量级的组束激光必须解决的几个关键问题:包括提高单根光纤激光器的输出功率、解决组束元件在高功率下的形变问题和设计优化多阵元组束方案.     

正方形多芯光子晶体光纤的有限元分析

从Helmholtz方程出发,通过全矢量有限单元法及移位迭代算法,完成了对正方形多芯光子晶体光纤同位相超模的数值模拟分析,详细分析了工作波长、包层空气占空比和两类空气孔直径对五芯光子晶体光纤的同位相超模的影响,结果表明光纤结构是影响纤芯之间模场形态的重要因素,通过优化纤芯间不同类型的空气孔直径,能实现多芯光子晶体光纤同位相超模场的各纤芯等振幅输出.     

光子晶体光纤非线性系数的数值分析

利用全矢量有限元法对六重对称的全内反射型光子晶体光纤的非线性系数进行了数值分析，模拟了光子晶体光纤的非线性系数与纤芯材料折射率、空气孔直径、孔间距的关系，结果表明在其它参量相同的情况下，纤芯材料折射率的变化对光子晶体光纤的非线性系数有着明显的影响，尤其是在输入光波长小于1.0μm范围内,在波长为0.5μm处，当纤芯材料折射率为1．45时非线性系数为0．4047m^-1W^-1，但纤芯材料折射率为1．40时非线性系数高达1．792m^-1W^-1。     

椭圆芯聚合物光子晶体光纤的模场研究

应用理论模型，以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为基材，成功制备了直径为150μm、平均孔直径为3．94μm、平均孔间隔为8．75μm的椭圆芯五环六角结构聚合物光子晶体光纤．应用全矢量平面波法，对该光纤的传输模场进行了模拟．根据对称性分析，按照最小波导扇面及相应边界条件对其模式进行归类，并与理论研究进行了对比．该研究为椭圆芯聚合物光子晶体光纤模场的实验测试提供了一定的基础．并证明了基于聚合物制备高双折射保偏光纤的可能性。     

光纤激光器的发展与应用

本文对光纤激光器的现状、发展和应用进行了综述。光纤激光器从掺杂稀土元素发展到掺杂过渡族金属元素;掺杂方法从单纯化学气相沉积(Chemical VaporDeposition,CVD)发展到气相、液相、溶胶-凝胶(sol-gel)和改进的化学沉积(MCVD)等;光纤结构从单包层、双包层到今天的多芯双包层光子晶体光纤;激光功率已经到几十千瓦,光子晶体光纤激光器的功率也已超过1.5 kW。目前,它们广泛应用于造船、航天、机械、电器、汽车、化工等多个领域。新光纤技术的成功,必将推动多种产业的快速发展。     

光子晶体光纤及在光纤光栅中的应用

从光子晶体光纤(PCF)与普通光纤在光纤结构上的差异出发,简要分析了PCF的导光原理与单模特性,探讨了基于PCF的光纤光栅的稳定性,基于聚合物填充多孔光纤的长周期光纤光栅的温度调谐性能,以及纯结构性非光敏纤芯长周期光子晶体光纤光栅的原理,从一个方面说明了光子晶体光纤的潜在应用。     

长周期光子晶体光纤光栅折射率传感

长周期光子晶体光纤光栅使得光纤芯模与同向传输的包层模发生耦合。溶液或气体可以渗入光子晶体光纤的空气孔中,影响光纤包层模,从而可利用光纤光栅的传输谱监测被测物的化学性质。本文综述了光子晶体光纤光栅的制作以及长周期光纤光栅在生物化学中的传感应用。     

30Hz单模超窄线宽光纤激光器

介绍利用光子注入锁模技术在掺铒光纤激光器上实现了超窄线宽单模激光输出;对光子注入锁模技术压缩激光线宽的原理进行了理论分析,讨论了饱和吸收形成的瞬态光纤光栅的参数对激光线宽产生的影响,实现了高边模抑制比的激光输出. 在实验中,通过调节泵浦功率,获得了稳定的单纵模及多纵模激光输出,测量显示输出激光的线宽为30Hz,输出最大功率可达2mW,多纵模时自由光谱范围FSR为1.875kHz.     

光子晶体光纤喇曼放大器的增益研究

在单信号和多信号条件下,通过数值计算的方法分析了几种光子晶体光纤作喇曼放大器介质的增益情况。考虑有效喇曼增益系数,光纤损耗,泵浦功率等多个参量对增益的影响,将现有低损耗光子晶体光纤与色散补偿光纤进行了比较。结果表明,当小纤芯光子晶体光纤的损耗达到较低的水平后,PCF将成为良好的喇曼放大器增益介质。     

短波长输出的掺镱光纤及其激光器研究

基于激光小信号增益和速率方程理论,对影响短波长掺镱光纤激光器输出的因素进行了理论研究,发现只有当掺镱光纤粒子数反转率大于50%、芯包比大于0.086和0.54时才分别有利于1 018nm和980nm的激光输出.利用满足小信号抑制条件的掺镱光纤搭建短波长光纤激光器模型,分析表明1 018nm激光器增益光纤最佳长度为5.6m,合适输出镜反射率为10%~20%,980nm激光器增益光纤最佳长度为1.4m,合适的输出镜反射率为20%~30%,为实现高功率的短波长激光输出提供了重要理论依据.     

表面等离子体共振型光子晶体光纤偏振滤波器性能优化设计方法

以一种常见的光子晶体光纤为载体,利用金属填充物和纤芯周围折射率环境结构的不对称性,提出了一种基于表面等离子体共振效应的光子晶体光纤偏振滤波器性能优化设计方法.研究发现,通过对光子晶体光纤纤芯和金属填充物周围结构的特殊设计,可有效调控周围材料的有效折射率,以实现金属等离子体模式的双折射效应和光纤纤芯模式的双折射特性.因此,当纤芯模式和金属的表面等离子体模式满足相位匹配条件时,即可达到偏振滤波的效果,并获得很好的消光比,而不需要对光子晶体光纤的结构进行复杂设计,降低了器件制备难度,避免了所设计的光纤结构无法实现实际制备的问题.     

椭圆芯光子晶体光纤的传导模式

应用全矢量模型,根据对称性分析,按照最小波导扇面及相应的边界条件,对椭圆芯光子晶体光纤中的模式进行了分类,给出了光纤中基模和高阶模的矢量场分布及场强分布图,并以带状介质波导对椭圆芯PCF中的模式类比来命名.椭圆芯PCF中的模式均为非简并的,导模的场分布反映波导结构对称性.     

基于结构性改变PCFG的制备工艺研究

研究了基于结构性改变的光子晶体光纤光栅的热激法制备工艺,理论分析了此种工艺的成栅原理,采用热传导理论和有限元法研究了制备过程中光子晶体光纤中的温度场分布,以及包层空气孔结构和激光参数对成栅效果的影响。研究结果表明,利用光子晶体光纤包层空气孔周期性塌缩可以形成光栅;采用两点热激法时,能够实现能量在光纤径向均匀分布,轴向近似于高斯分布;包层气孔结构加速了成栅过程,相同光斑尺寸下,光纤塌缩所需激光功率随气孔层数和气孔半径的增大而减小;最后,对包层空气孔结构为1层到7层的光子晶体光纤热激过程进行仿真,得到了空气填充率与所需激光功率的关系。此种光纤光栅从根本上克服了传统光栅热稳定性和长期稳定性不佳的问题,在光纤传感等领域具有较大的潜在应用价值。     

光子晶体光纤在光纤传感中的应用

近年来,随着人们对光纤传感和光子晶体光纤研究的不断深入,光子晶体光圩在光纤传感中的应用正成为一个新的研究热点。本文介绍了光纤传感和光子晶体光纤的相关内容,重点结合光子晶体光纤的特点介绍了光子晶体光纤在偏振型光纤传感和布担格光栅传感中的应用。     

多模光纤斑纹场及其应用

本文研究了He-Ne 激光照明的单根多模阶跃折射率型光纤及多模光纤束产生的斑纹场的特性,讨论了不同芯径的光纤组成的多模光纤束产生的斑纹场之间的差别,并将它们与毛玻璃板斑纹场进行了比较.通过实验验证了所得结论的正确性,证明了多模光纤束辐射的斑纹场可以用于光学测量和信息处理.     

通过离子间有效交叉驰豫实现掺Tm光纤激光器的高功率和高效率运转

通过对石英玻璃光纤芯径组分及Tm3+掺杂浓度的优化,有效地提高了Tm离子间的交叉驰豫过程,实现了掺铥光纤激光的高功率、高效率运转.当耦合的790 nm泵浦光为137 W时,掺铥光纤激光产生了81.5 W连续2.03μm激光输出,相对于耦合泵浦光的激光斜效率达62.5%,为斯托克斯极限效率的1.7倍.最后讨论了进一步提高激光输出性能的方法和可行性.     

新一代光纤智能传感网与关键器件基础研究进展

天津大学在973计划项目的资助下,开展了光纤传感技术相关研究.其主要内容包括设计了基于光子晶体光纤的填充银线的PCF-SPR传感器,最佳灵敏度为2 400 nm/RIU;设计了一种基于液芯光子晶体光纤的PBG-PCF温度传感器,传感器的最高分辨率为4×10³ nm/RIU;设计了基于甲苯-氯仿混合溶液填充的光子晶体光纤可调谐热敏光开关,通过改变溶液配比实现不同温度跃变点;构建了基于光微流体理论的3种结构模型,并针对模式场分布及磁场探测展开了研究;构建了基于L波断掺饵光纤放大器的光纤内腔气体传感系统,其绝对误差小于0.04%;针对传感器结构、解调光路、解调算法,设计并优化了F-P传感系统;提出了针对光纤传感网的评估鲁棒性模型,开展了梳状暗调谐光源技术和OFDR技术在光纤传感网检测方面的研究.     

单模椭圆芯光纤熔接接头损耗的计算

采用高斯近似和局域模式耦合理论,对阶跃折射率分布和抛物线折射率分布椭圆芯单模光纤熔接接头损耗进行了分析,计算和讨论。     

光纤耦合技术在红外激光照明器上的应用

光纤耦合技术可以把LD半导体技术和双包层光纤掺杂技术有机地结合起来,吸收二者的优势,实现高功率、高亮度、衍射受限的激光输出。主要研究了光纤耦合技术在红外激光照明器上的应用,实现了对照明效果的影响。实验结果表明光纤耦合技术可以显著改善光斑的均匀性,大幅度提高输出的光功率。     

光子晶体光纤中基于SBS实现慢光的数值模拟

通过运用四阶龙格库塔法和特征线法对基于光子晶体光纤的受激布里渊散射耦合方程组进行数值求解,讨论不同纤芯直径的光子晶体光纤在相同的Stokes波功率和相同的Stokes波强度下对受激布里渊散射慢光产生的影响,发现芯径越小PCF的时延特性越好,但是伴随着较大的脉冲展宽,对于Stokes波脉冲,较小的输入Stokes波功率具有更大的时延.考察不同的脉冲宽度对光子晶体光纤中的慢光的影响,发现较短的脉冲具有更大的相对时延并伴随着较大的脉冲展宽.通过改变小芯径光子晶体光纤的占空比,讨论光子晶体光纤的结构变化对受激布里渊散射慢光的影响,发现小芯径PCF的占空比越小,对应的SBS慢光的时延越大,脉冲展宽也越明显.以上结论可以为慢光缓存器的设计提供理论参考.