環(huán)形摻雜結(jié)構(gòu)新型雙包層光纖理論研究.pdf

1、提高單纖功率、光-光轉(zhuǎn)換效率和優(yōu)化激光器輸出光束質(zhì)量是光纖激光器今后發(fā)展的方向。摻雜光纖的結(jié)構(gòu)是影響激光器性能重要參數(shù)之一，激光器的發(fā)展與摻雜光纖的結(jié)構(gòu)發(fā)展是息息相關(guān)的。本論文提出一種環(huán)形摻雜結(jié)構(gòu)新型雙包層光纖，稀土離子由傳統(tǒng)的纖芯摻雜改變?yōu)閲@無摻雜單模纖芯的環(huán)形摻雜，從理論上分析了其吸收特性、泵浦光和激光的模場分布以及各種背景損耗。
　　 運(yùn)用二維射線法分析了圓形內(nèi)包層、偏心形內(nèi)包層、矩形內(nèi)包層、六邊形內(nèi)包層等不同內(nèi)包層結(jié)構(gòu)

2、的雙包層光纖吸收效率特性。數(shù)值模擬并分析了圓形內(nèi)包層和偏心形內(nèi)包層結(jié)構(gòu)引入環(huán)形摻雜結(jié)構(gòu)后對吸收效率的影響。對于纖芯直徑為6μm的圓形內(nèi)包層結(jié)構(gòu)雙包層光纖，采用50μm、100μm和150μm直徑的環(huán)形摻雜結(jié)構(gòu)后，吸收效率分別提高了7倍、15倍和24倍；對于偏心形內(nèi)包層，采用環(huán)形摻雜結(jié)構(gòu)后吸收效率的提高與偏心距有關(guān)，偏心距越大吸收效率提高程度越小。并由此推論了目前常用的D形內(nèi)包層光纖采用環(huán)形摻雜結(jié)構(gòu)后吸收效率將有提高。
　　 模擬

3、了環(huán)形摻雜結(jié)構(gòu)對光纖模場分布的影響。通過設(shè)計環(huán)形摻雜區(qū)和纖芯的尺寸以及折射率，模擬了階躍折射率分布和漸變折射率分布時光纖中的泵浦光和激光模場分布。結(jié)果表明環(huán)形摻雜結(jié)構(gòu)雙包層光纖對比普通雙包層光纖泵浦光具有更好的限制作用。在采用階躍折射率或漸變折射率分布時：對于泵浦光，纖芯與環(huán)形摻雜區(qū)折射率差越大纖芯對光場匯聚能力越強(qiáng)，環(huán)形摻雜區(qū)折射率越大，光纖中泵浦光的可傳播模式數(shù)越多；對于激光，單模條件要求纖芯與環(huán)形摻雜區(qū)折射率差較小，而對光場的匯聚