發(fā)布時間：2017-10-21 07:17

  本文關鍵詞：大模場面積單模菊花纖芯分布光纖的研究

  更多相關文章： 光纖激光器 非線性效應 閾值功率 有效模場面積 彎曲損耗

【摘要】：由于非線性效應產(chǎn)生的閾值功率與光纖的有效模場面積成正比關系,因此目前解決光纖激光器功率密度提升過程中面臨的非線性效應、光學損傷等問題的最直接最有效的方法之一就是采用大模場面積光纖。然而大模場面積單模光纖已經(jīng)進行了幾十年的研究,雖然取得了重大的進展,但是絕大部分還都是停留在理論分析和實驗研究的階段,要想實現(xiàn)商用還需要尚需時日,主要是因為現(xiàn)有的大模場面積單模光纖批量生產(chǎn)成品率太低。大模場面積單模菊花纖芯分布光纖可以在克服現(xiàn)有的大模場面積單模光纖批量生產(chǎn)成品率低和瓣狀光纖直徑有限等缺陷同時,增大有效模場面積,達到抑制非線性效應的目的。因此,本文通過數(shù)值仿真軟件COMSOL Multiphysics仿真,對大模場面積單模菊花纖芯分布光纖進行相關的研究和分析。本文的主要工作內容如下：(1)從有限元法出發(fā),給出了有限元法的實現(xiàn)步驟以及利用COMSOL Multiphysics建模和仿真的步驟。通過COMSOL Multiphysics仿真,分別得到階躍折射率單模光纖和4菊花芯大模場面積單模菊花纖芯分布光纖的模場特性、模場面積和纖芯與光纖之間的功率比。經(jīng)過兩者之間的比較得出結論：改變大模場面積單模菊花纖芯分布光纖菊花芯的折射率,犧牲一定的光束質量,可以顯著的增加同向基模的模場面積。(2)給出了幾種常用的光束質量評價方法,比較它們的優(yōu)缺點,最后將修改后的光束傳輸因子作為本論文中大模場面積單模菊花纖芯分布光纖的光束質量評價標準。(3)通過COMSOL Multiphysics仿真可知,在光束質量相同的情況下,增加菊花芯的半徑和菊花芯與圓形纖芯間距可以增大模場面積,增加菊花纖芯數(shù)雖然不會增加模場面積,但可以有效降低模場面積和光束質量對菊花芯折射率的敏感程度；在相同條件下,波長越長模場面積越大,而光束質量越差；增加菊花纖芯數(shù),彎曲損耗先減小后增大；增大菊花芯與圓形纖芯的間距,可以減小彎曲損耗；增大菊花芯半徑,彎曲損耗先緩慢增加隨后迅速增加。
【關鍵詞】：光纖激光器 非線性效應 閾值功率 有效模場面積 彎曲損耗
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN253
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-20
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 大模場面積激光器研究現(xiàn)狀12-17
• 1.3 大模場面積單模菊花纖芯分布光纖17-18
• 1.4 本文研究的主要內容18-20
• 2 大模場面積單模菊花纖芯分布光纖的分析方法20-30
• 2.1 大模場面積單模光纖的數(shù)值分析方法20-24
• 2.2 光纖激光器的相干組束24-27
• 2.3 模場直徑的計算方法27-29
• 2.4 本章小結29-30
• 3 大模場面積單模菊花纖芯分布光纖的理論分析30-42
• 3.1 有限元法30-33
• 3.2 大模場面積單模光纖數(shù)值仿真33-41
• 3.2.1 階躍折射率單模光纖的模式特性36-38
• 3.2.2 大模場面積單模菊花纖芯分布光纖的模式特性38-41
• 3.3 本章小結41-42
• 4 大模場面積單模菊花纖芯分布光纖的性能分析42-61
• 4.1 光束質量評價方法42-46
• 4.1.1 光束質量因子42-43
• 4.1.2 斯特列爾比43-44
• 4.1.3 衍射極限倍數(shù)β因子44
• 4.1.4 環(huán)圍能量比BQ44-45
• 4.1.5 光束傳輸因子45-46
• 4.2 不同菊花芯數(shù)對光纖特性的影響46-50
• 4.3 不同菊花芯半徑對光纖特性的影響50-55
• 4.4 不同圓形纖芯與菊花芯間距對光纖特性的影響55-59
• 4.5 本章小結59-61
• 5 結論61-63
• 參考文獻63-67
• 作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果67-69
• 學位論文數(shù)據(jù)集69

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 廖素英;;大模場光纖模場大小提升能力分析[J];激光與光電子學進展;2010年12期

2 廖素英;鞏馬理;;大模場光纖直彎過渡中的模場演變分析[J];中國激光;2013年03期

3 廖文英;范萬德;李園;陳君;卜凡華;李海鵬;王新亞;黃鼎銘;;新型全固態(tài)準晶體結構大模場光纖特性研究[J];物理學報;2014年03期

4 鄭斯文;林楨;任國斌;簡水生;;一種新型多芯-雙模-大模場面積光纖的設計和分析[J];物理學報;2013年04期

5 李娟;楊琳;趙楚軍;文雙春;范滇元;;新型多芯光纖的模場特性分析[J];激光技術;2009年05期

6 廖素英;鞏馬理;;大模場光纖研究的新進展[J];紅外與激光工程;2011年03期

7 宋軍,明海;熔拉和腐蝕單模階躍光纖的模場分析[J];光學技術;2000年06期

8 季敏寧,宮愛玲,張永安;W型單模單偏振光纖隧道效應的模場分析[J];光學學報;2001年11期

9 夏濤;郭紅利;陳根祥;;任意多包層光纖模場的數(shù)值解法[J];光子學報;2010年S1期

10 王偉能;張鐵犁;譚曉玲;姚建銓;;增益導引和折射率導引在大模場單模光纖設計中的應用[J];中國激光;2008年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 蔣建;王執(zhí)山;李曉芹;毛慶和;;工作波長失配對單模光纖模場特性的影響[A];光子科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化——長三角光子科技創(chuàng)新論壇暨2006年安徽博士科技論壇論文集[C];2006年

2 范植開;劉慶想;;2π/3模場中渡越時間效應機理[A];中國工程物理研究院科技年報（2001）[C];2001年

3 李晶;景峰;鄧穎;王建軍;;光纖彎曲纏繞方式對模式激發(fā)的影響[A];中國光學學會2010年光學大會論文集[C];2010年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 李晶;高功率大模場光纖的光傳輸放大特性研究[D];中國工程物理研究院;2011年

2 鄒快盛;新型大模場光纖激光材料的設計與制備[D];中國科學院研究生院（西安光學精密機械研究所）;2009年

3 譚曉玲;大模場光纖波導特性的理論研究[D];天津大學;2009年

4 鄭晶晶;大模場面積單模摻鉺非均勻布拉格光纖及其器件的研制[D];北京交通大學;2011年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 祝小光;大模場面積單模菊花纖芯分布光纖的研究[D];北京交通大學;2016年

2 周旋風;光纖模場適配器的制作研究[D];國防科學技術大學;2012年

3 王偉能;增益導引在大模場光纖設計中的應用及彎曲特性分析[D];天津大學;2008年

4 李夢醒;大模場面積單模彎曲不敏感光纖的研究[D];北京交通大學;2014年

5 李娟;含微納芯多芯光纖模場特性的研究[D];湖南大學;2010年

6 任衛(wèi)紅;平頂模式微納光纖的模場及色散特性研究[D];湖南大學;2010年

7 申子卿;1064nm大模場單模光纖及其耦合器的研究[D];國防科學技術大學;2011年

8 師騰飛;Yb摻雜的大模場石英有源光纖的制備與研究[D];中國科學院研究生院（西安光學精密機械研究所）;2014年

，

本文編號：1071981