增益導(dǎo)引——折射率反導(dǎo)引(GG-IAG)光纖作為一種新型大模場光纖從提出到至今一直受到研究學(xué)者們的關(guān)注。本文根據(jù)GG-IAG光纖的理論模型,設(shè)計(jì)了反導(dǎo)引光纖的纖芯和包層的玻璃材料組分,并制備了摻釹磷酸鹽的增益導(dǎo)引——折射率反導(dǎo)引光纖,開展了反導(dǎo)引光纖的放大器實(shí)驗(yàn)研究,最后探究了包層鍍Ag膜對反導(dǎo)引光纖增益性能的影響。具體工作如下:通過研究摻Nd~(3+)磷酸鹽激光玻璃材料的基礎(chǔ)組分,設(shè)計(jì)了反導(dǎo)引光纖的纖芯和包層的玻璃材料組分配方。制備了反導(dǎo)引光纖的纖芯和包層的玻璃材料。探究了磷酸鹽基質(zhì)中,堿金屬氧化物Na_2O對激光玻璃Tg的影響和La_2O_3對激光玻璃在1064nm處折射率的影響,并通過改變堿金屬氧化物含量和高折射率物質(zhì)含量,制備了滿足理論要求的反導(dǎo)引光纖玻璃材料。最后測試了激光玻璃的光學(xué)性能,為后續(xù)拉制反導(dǎo)引光纖提供可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。研究了稀土摻雜光纖預(yù)制棒的制備工藝,制備了反導(dǎo)引光纖預(yù)制棒,并利用拉絲塔拉制了不同直徑(200μm-500μm)的反導(dǎo)引光纖,測試了反導(dǎo)引光纖的光學(xué)性能,包括光纖的受激輻射光譜,光纖的吸收損耗等等,其中反導(dǎo)引光纖芯徑為104μm時(shí),在808nm處的吸收系數(shù)為0.0239/cm,吸收損耗系數(shù)為0.1039dB/cm,在1064nm處的吸收系數(shù)為0.0064/cm,吸收損耗系數(shù)為0.0280dB/cm。研究了稀土摻雜光纖的增益性能與光纖波導(dǎo)參數(shù)的關(guān)系。開展了反導(dǎo)引光纖的放大器實(shí)驗(yàn)研究,其中信號光功率從0.2MW被放大至1MW,并計(jì)算得出GG-IAG光纖的增益系數(shù)為0.1137/cm。采取磁控濺射方法,分別在芯徑為130μm、160μm和200μm的GG-IAG光纖包層表面蒸鍍200nm的Ag膜作為全反射膜,并測試了鍍Ag膜光纖和未鍍膜光纖的增益性能,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在光纖參數(shù)相同的情況下,鍍Ag膜光纖的放大效率分別為50%、41.88%、24.33%,而未鍍Ag膜光纖的放大效率分別為26.87%、22.8%、15.87%。光纖表面鍍膜能夠顯著改善GG-IAG光纖的增益性能,研究結(jié)果對GG-IAG光纖的應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。
【學(xué)位單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN253
【部分圖文】：

大模場的方法，即引入一種增益導(dǎo)引——折射率反導(dǎo)引(GG-IAG)結(jié)構(gòu)的構(gòu)與傳統(tǒng)光纖類似，僅由芯徑和包層構(gòu)成，其拉制工藝與傳統(tǒng)光纖一樣的光纖拉制設(shè)備制備 GG-IAG 光纖，且光纖芯徑達(dá)到 100μm 以上時(shí)，光輸。因此，這種光纖可以更好地滿足高功率光纖激光器的要求。AG 光纖基本理論光纖中，包層折射率小于纖芯折射率，光在纖芯中根據(jù)全反射原理進(jìn)行纖中進(jìn)行單模傳輸時(shí)，其歸一化頻率 V 必須小于或等于 2.405。在增益導(dǎo)（GG-IAG）光纖中，如圖 1.1 和圖 1.2 所示，纖芯折射率小于包層折射包層的界面上不滿足全反射的條件，故大部分的光會從纖芯泄漏到包層于增益介質(zhì)的存在，并且有足夠大的增益系數(shù)，可將信號光功率進(jìn)行放到包層的泄漏損耗并導(dǎo)引基模傳輸。

大模場的方法，即引入一種增益導(dǎo)引——折射率反導(dǎo)引(GG-IAG)結(jié)構(gòu)的構(gòu)與傳統(tǒng)光纖類似，僅由芯徑和包層構(gòu)成，其拉制工藝與傳統(tǒng)光纖一樣的光纖拉制設(shè)備制備 GG-IAG 光纖，且光纖芯徑達(dá)到 100μm 以上時(shí)，光輸。因此，這種光纖可以更好地滿足高功率光纖激光器的要求。AG 光纖基本理論光纖中，包層折射率小于纖芯折射率，光在纖芯中根據(jù)全反射原理進(jìn)行纖中進(jìn)行單模傳輸時(shí)，其歸一化頻率 V 必須小于或等于 2.405。在增益導(dǎo)（GG-IAG）光纖中，如圖 1.1 和圖 1.2 所示，纖芯折射率小于包層折射包層的界面上不滿足全反射的條件，故大部分的光會從纖芯泄漏到包層于增益介質(zhì)的存在，并且有足夠大的增益系數(shù)，可將信號光功率進(jìn)行放到包層的泄漏損耗并導(dǎo)引基模傳輸。

而ΔN 等價(jià)于折射率導(dǎo)引型光纖中的 V 參數(shù)平方的實(shí) GG-IAG 光纖中的 V 參數(shù)的平方由以下公式 1.3 表示：V ΔN jG2為橫軸，同時(shí)以 G 為縱軸，構(gòu)造了復(fù)平面，而復(fù)平面的邊和 LP11模的傳輸特性。圖 1.3 是ΔN 和 G 與光纖傳輸模式以得出，當(dāng)Δn>0 且 g=0 時(shí)，即正ΔN 軸，可以表示為傳于包層折射率）的橫模模式；當(dāng)Δn=0 且 g>0 時(shí)，即正模式，因此，當(dāng)Δn>0 且 g>0 時(shí)，即第一象限，可以表示Δn<0 且 g>0 時(shí)，即第二象限，可以表示為增益導(dǎo)引-折-IAG 纖芯的增益存在增益閾值，當(dāng)其增益高于增益閾值增益值在大于 G01且小于 G11時(shí)，光纖纖芯可以實(shí)現(xiàn)單模于增益閾值 G11時(shí)，LP11模將會產(chǎn)生，纖芯內(nèi)同時(shí)有 L
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 陳爽;馮瑩;;高功率光纖放大器中光纖端面處理分析[J];量子電子學(xué)報(bào);2008年06期

2 黃樞;;光纖端面處理與熔接質(zhì)量對光纖激光器輸出功率的影響[J];石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2007年S1期

3 胡麗麗;姜中宏;;磷酸鹽激光玻璃研究進(jìn)展[J];硅酸鹽通報(bào);2005年05期

本文編號：2853428