【摘要】：由于非線性效應產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就是采用大模場面積光纖。本文通過調研目前常見的大模場光纖,提出了異質螺旋包層大模場光纖結構,通過COMSOL Multiphysics軟件對該光纖的仿真分析;設計并制備出摻釹磷酸鹽異質螺旋包層大模場光纖,對光纖的性能進行了一系列的測試,同時完成光纖放大器的實驗研究。1、通過COMSOL Multiphysics軟件進行了光纖理論仿真,主要利用有限元法展開;介紹了笛卡爾坐標系與傳統(tǒng)PML,并通過理論推導實現(xiàn)了到螺旋坐標系與螺旋PML的轉換,進而實現(xiàn)了將該光纖三維模型簡化為二維模型,從而將復雜的問題簡化,使計算與分析過程更加簡單快速;詳細介紹了本文設計的光纖結構,演示了使用COMSOL Multiphysics軟件的二維建模過程;分別研究了纖芯芯徑尺寸、螺距、高折射率包層尺寸對光纖限制損耗的影響,同時研究了光纖的模場面積特性。2、進行光學玻璃的設計與制備。探究了大塊玻璃材料的制備工藝,并制備了大塊激光玻璃、大折射率包層玻璃與小折射率包層玻璃,并測試了激光玻璃材料的一系列性能指標:透過光譜、吸收光譜等,并計算了激光玻璃中羥基OH~-羥基含量。為后續(xù)的光纖拉制奠定了夯實的基礎。3、根據(jù)光纖結構,利用已制備的纖芯激光玻璃與包層玻璃展開異質包層光纖預制棒的制備,并完成異質螺旋包層光纖的拉制,成功制備了不同半徑、不同螺距的大模場光纖;對光纖的受激輻射光譜、吸收與損耗進行了測試,得到了光纖的性能數(shù)據(jù),并分析了光纖損耗較大的主要原因;進行了光纖放大器的設計,得到了很明顯的光信號放大效果。
【圖文】：

圖 1.1 傳統(tǒng)階躍折射率光纖是多孔微結構光纖，又被稱為光規(guī)律分布的空氣孔陣列，通過進，以及空氣孔的形狀等，能夠獲有波長下，光纖均可以滿足只傳的情況下，設計出更大尺寸的光馮素雅等人已經成功制備出了m 波長下能夠實現(xiàn)準單模傳輸[然難以進行工業(yè)化生產，導致無階段。

研究生學位論文 V ，因此，從公式(1.1)可以看出的模場面積，則必須同時要減小光纖的前的制備工藝，光纖的數(shù)值孔徑能夠再就會大大增大制備難度，，同時數(shù)值孔徑在10 年，廖素英通過研究發(fā)現(xiàn)，將纖芯或的折射率差值將會減小，從而能夠獲得模場面積的進一步增大[17]。
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN253

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本文編號：2657856