本文選題：增益導(dǎo)引-折射率交叉導(dǎo)引光纖　切入點：光纖激光器　出處：《南京郵電大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：增益導(dǎo)引-折射率反導(dǎo)引(GG-IAG)光纖是近幾年提出的一種新型的大模場光纖結(jié)構(gòu),從提出至今一直被受關(guān)注。本論文結(jié)合GG-IAG光纖的基本原理,提出了一種新型的增益導(dǎo)引-折射率交叉導(dǎo)引(GG-ICG)光纖的理論模型,并通過理論設(shè)計與仿真,研究了其功率分布和激光閾值特性;在此基礎(chǔ)上,通過建立和求解三維的熱傳導(dǎo)方程,得到了GG-ICG光纖的溫度分布,研究了各參數(shù)對其的影響;設(shè)計制備出摻釹磷酸鹽GG-ICG光纖的玻璃材料,對其折射率分布進(jìn)行了一系列的研究,具體工作如下:1.構(gòu)建GG-ICG光纖的理論模型,建立了端面泵浦條件下?lián)絅d3+GG-ICG光纖激光器的速率方程,利用數(shù)值法求解光纖內(nèi)的功率分布特性,并進(jìn)行了對比。2.通過解析法求解了光纖激光器的閾值公式,分析了單端泵浦條件下各光纖參數(shù)對GG-ICG光纖激光器的閾值的影響,結(jié)果表明,在最佳摻雜濃度N=1×1020 cm-3,最佳纖芯半徑a=45μm,閾值泵浦功率最低,當(dāng)后腔鏡信號光反射率R2s=0.85,光纖長度L=1 cm時,閾值達(dá)到最低值2.95 W。根據(jù)以上參數(shù)對GG-ICG光纖激光器進(jìn)行了優(yōu)化。3.建立了三維坐標(biāo)下的光纖溫度模型,并對摻Nd3+GG-ICG光纖激光器的熱傳導(dǎo)方程進(jìn)行了推導(dǎo),得出解析解,在此基礎(chǔ)上對單端和雙端泵浦的GG-ICG光纖的情況進(jìn)行了數(shù)值模擬,討論了包層半徑,纖芯和包層折射率差等參數(shù)對GG-ICG光纖激光器的熱效應(yīng)的影響,為優(yōu)化GG-ICG光纖激光器提供了理論參考。4.以磷酸鹽玻璃為基礎(chǔ),設(shè)計了該摻Nd3+GG-ICG光纖的纖芯和包層的制備方案,討論了該玻璃的制備工藝,研究了玻璃配方中個別組分對折射率的影響,通過調(diào)整配方,最終得到了使纖芯和包層的折射率曲線達(dá)到理論模型中的分布規(guī)律的纖芯和包層玻璃,測試了其折射率和熱轉(zhuǎn)變溫度Tg,討論了拉制GG-ICG光纖的可能性,同時,測試了該激光玻璃的光學(xué)性能,得到一系列性能指標(biāo),為后續(xù)拉制光纖提供了實驗依據(jù)。
[Abstract]:GG-IAG fiber is a new type of large-mode fiber structure proposed in recent years, which has attracted much attention since it was put forward. In this paper, the basic principle of GG-IAG fiber is combined with the principle of GG-IAG fiber. In this paper, a new theoretical model of GG-ICG fiber is proposed, and the power distribution and laser threshold characteristics of GG-ICG fiber are studied by theoretical design and simulation. By establishing and solving three-dimensional heat conduction equation, the temperature distribution of GG-ICG fiber is obtained, the influence of various parameters on it is studied, the glass material of neodymium doped phosphate GG-ICG fiber is designed and fabricated, and the refractive index distribution of Nd-doped GG-ICG fiber is studied. The specific work is as follows: 1. The theoretical model of GG-ICG fiber is constructed, and the rate equation of Nd3 doped GG-ICG fiber laser under end-pumped condition is established. The power distribution characteristics in the fiber are solved by numerical method. The threshold formula of fiber laser is solved by analytical method, and the influence of fiber parameters on threshold value of GG-ICG fiber laser is analyzed under the condition of single end pump. The results show that, The optimum doping concentration is 1 脳 1020 cm-3, the optimum core radius is 45 渭 m, the threshold pump power is the lowest, when the optical reflectivity of the posterior mirror signal is 0.85, the length of the fiber is 1 cm. According to the above parameters, the temperature model of GG-ICG fiber laser is established, and the heat conduction equation of Nd3 doped GG-ICG fiber laser is deduced, and the analytical solution is obtained. On this basis, the case of single-ended and double-end pumped GG-ICG fiber is numerically simulated. The influence of parameters such as cladding radius, core and cladding refractive index difference on the thermal effect of GG-ICG fiber laser is discussed. This paper provides a theoretical reference for optimizing GG-ICG fiber laser. Based on phosphate glass, the fabrication scheme of the core and cladding of the Nd3 GG-ICG doped fiber is designed, and the fabrication process of the glass is discussed. The influence of individual components on refractive index of glass formulation was studied. Finally, the core and cladding glass were obtained by adjusting the formula, which made the refractive index curve of the core and cladding reach the distribution law in the theoretical model. The refractive index and thermal transition temperature (TG) were measured, and the possibility of pulling GG-ICG fiber was discussed. At the same time, the optical properties of the laser glass were tested, and a series of performance indexes were obtained, which provided the experimental basis for the subsequent drawing fiber.
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN253

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本文編號：1587100