隨著光纖激光器功率的不斷提高,非線性效應(yīng)已經(jīng)成為限制光纖激光器功率提升的最主要因素,模式不穩(wěn)定現(xiàn)象也損害了激光器輸出的光束質(zhì)量。大模場面積光纖具有低非線性、低損耗以及抗彎曲等優(yōu)點,可有效提高激光器的功率和光束質(zhì)量。本論文以降低光纖的非線性為目標,提出了多種高抗彎損、并具有單模傳輸特性的大模場面積光纖,對大模場面積少模光纖開展了深入的結(jié)構(gòu)設(shè)計和理論研究。本文的主要工作和創(chuàng)新成果如下:1.基于單端偏接模式干涉型濾波器的高消光比特性,實驗制作了多波長摻銀光纖激光器,在室溫下獲得穩(wěn)定的可切換三波長、四波長以及五波長輸出。對基于大模場面積光纖的模式干涉型梳狀濾波器進行理論和實驗研究。結(jié)果表明,少模光纖纖芯半徑越大,濾波器輸出消光比越大。偏芯熔接能夠進一步提高濾波器的消光比,但同時會導(dǎo)致器件損耗的增加。2.提出了一種泄漏通道多層溝壑光纖結(jié)構(gòu)（Multi-Trench Fiber,MTF）。研究發(fā)現(xiàn)彎曲使MTF的LP11v模與LP11h模分離,增加LP11v模的損耗能有效提高光纖的單模特性。該設(shè)計通過在低折射率溝槽上打孔,使MTF最小高階模損耗與基模損耗的比值（高-基損耗比）提高170%。彎曲半徑為... 

【文章來源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１．螺旋芯光纖結(jié)構(gòu)示意圖【２７］??Ｆｉｇ．?１－１．?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａ?ｈｅｌｉｃａｌ－ｃｏｒｅ?ｆｉｂｅｒ［２７Ｊ??

當纖芯較大時，彎曲也會造成模場面積的劇烈減小［２６］。??２００６年，Ｐ．?Ｗａｎｇ等人報道了利用螺旋芯雙包層光纖實現(xiàn)單模輸出，光纖結(jié)構(gòu)??如圖１－１所示［２＇纖芯呈螺旋形狀分布，可以通過在拉錐時旋轉(zhuǎn)預(yù)制棒的方式制??作，這種光纖將彎曲效果內(nèi)置于纖芯，光纖無需彎曲就可以濾除高階模，當光纖??芯徑為３〇ｎｍ時，激光器輸出功率可以達到６０．４Ｗ。然而這種光纖制作時需要嚴格??控制預(yù)制棒旋轉(zhuǎn)速度，制作裝置復(fù)雜。??？??Ｐ??？??圖１－１．螺旋芯光纖結(jié)構(gòu)示意圖【２７］??Ｆｉｇ．?１－１．?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａ?ｈｅｌｉｃａｌ－ｃｏｒｅ?ｆｉｂｅｒ［２７Ｊ??光錐選模是通過在光纖激光器尾端或全反射鏡端插入錐形光纖，其結(jié)構(gòu)如圖??１－２所示［２８］，通過控制光錐，使半發(fā)散角小于纖芯的數(shù)值孔徑，能夠達到基模損耗??較小而高階模損耗較大的效果，從而實現(xiàn)單模傳輸。??２Ｔ?２０??ｒ—＾?２ｚ??圖１－２．錐形光纖示意圖［２８】??Ｆｉｇ．?１－２．?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｒａｗｉｎｇ?ｏｆ?ｆｉｂｅｒ?ｔａｐｅｒ［２８ｌ??＿于彎曲選模以及光錐選模的應(yīng)用范圍較窄，近些年來，研究人員通過結(jié)構(gòu)??設(shè)計

（ａ）?（ｂ）??圖１－５．泄漏通道光纖截面圖ｔ４９，５１Ｉ??Ｆｉｇ．?１－５．?Ｃｒｏｓｓ?ｓｅｃｔｉｏｎ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ＬＣＦｓ［４９＇５１］??光子帶隙型光纖理論上可以實現(xiàn)低損耗、低非線性以及低色散的性質(zhì)。ＰＢＧＦ??也可以實現(xiàn)大模場面積以及單模傳輸特性［６９］。為了解決空氣孔熔接坍塌問題，研??宄者們設(shè)計并制造了全固態(tài)光子帶隙型光纖（Ａｌｌ?Ｓｏｌｉｄ?Ｐｈｏｔｏｎｉｃ?Ｂａｎｄ?Ｇａｐ?Ｈｂｅｒｓ，??ＡＳＰＢＧＦｓ）?［７Ｇ＿７４］。２０１３年，Ａ．Ｂａｚ等人報道了兩種固態(tài)芯ＴＯＧ光纖，光纖結(jié)構(gòu)如??圖１－６所示，在彎曲半徑為２０ｃｍ的條件下，模場直徑能夠達到３〇ｎｍ［７Ｇ］。與光子??５??


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