微結(jié)構(gòu)光纖激光器件的理論與實驗研究.pdf

1、本文在對微結(jié)構(gòu)光纖傳輸機(jī)制和基本特性進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，探索了微結(jié)構(gòu)光纖在一些光電子功能器件方面的應(yīng)用，并對基于微結(jié)構(gòu)光纖作為增益介質(zhì)的光纖激光器件進(jìn)行了設(shè)計分析和初步的理論與實驗研究。本文的主要研究內(nèi)容和成果包括： 1、研究了微結(jié)構(gòu)光纖的基本特性及其基礎(chǔ)應(yīng)用。從研究微結(jié)構(gòu)光纖的傳導(dǎo)機(jī)制和傳導(dǎo)模式出發(fā)，分析不同結(jié)構(gòu)的光子晶體包層的能帶結(jié)構(gòu)，研究折射率傳導(dǎo)和光子帶隙傳導(dǎo)兩種機(jī)制下光纖的傳導(dǎo)模式及色散、損耗和有效模場面積等基本特性。接

2、著利用改進(jìn)的電弧熔接方法實現(xiàn)了微結(jié)構(gòu)光纖與普通單模光纖的低損耗熔接，并在理論上對微結(jié)構(gòu)光纖的熔接損耗特性進(jìn)行了計算分析。在此基礎(chǔ)上對微結(jié)構(gòu)光纖光柵進(jìn)行了理論和實驗研究，在柚子型光敏微結(jié)構(gòu)光纖上成功寫制了布拉格光柵，觀察到多波長的反射峰，并利用全矢量有限元方法對微結(jié)構(gòu)光纖布拉格光柵中的多波長諧振現(xiàn)象進(jìn)行了理論分析，最后在實驗上對其在多參量傳感和多波長光纖激光器件中的應(yīng)用進(jìn)行了嘗試。 2、對高功率摻鐿雙包層微結(jié)構(gòu)光纖激光器的輸出特性

3、進(jìn)行了初步的理論和實驗研究。結(jié)合微結(jié)構(gòu)光纖的特殊模場分布特點，建立了分析雙包層微結(jié)構(gòu)光纖激光器輸出特性的理論模型。在實驗上利用大模場單模摻Y(jié)b<'3+>雙包層微結(jié)構(gòu)光纖，構(gòu)建了端面泵浦線性F-P腔結(jié)構(gòu)的光纖激光器，實現(xiàn)激光運轉(zhuǎn)并進(jìn)行了分析。光纖后端面直接輸出時獲得了最大11.6W的輸出功率，斜率效率達(dá)到了86％以上。在選用二色鏡作為激光器后腔鏡的實驗中，在泵浦功率7.8W時獲得了2.6W激光輸出，波長為1074.5 nm，斜率效率為54

4、％。 3、對基于高非線性微結(jié)構(gòu)光纖的拉曼放大器進(jìn)行了理論研究。根據(jù)微結(jié)構(gòu)光纖的模場特點自行建立了描述微結(jié)構(gòu)光纖拉曼放大器的簡化理論模型，開發(fā)了模擬計算拉曼光纖放大器的程序，選取不同參數(shù)對微結(jié)構(gòu)光纖拉曼放大器的增益和噪聲特性進(jìn)行了理論研究。分析了泵浦方式和損耗對放大器增益和噪聲特性的影響，并對其增益飽和特性進(jìn)行了研究。最后對線性腔結(jié)構(gòu)的混合光纖拉曼放大器的開關(guān)增益和噪聲特性進(jìn)行計算，在理論上證明微結(jié)構(gòu)光纖對分布式拉曼放大器性能的改

5、善與否取決于微結(jié)構(gòu)光纖的位置。 4、對高非線性微結(jié)構(gòu)光纖作為增益介質(zhì)的光纖拉曼放大器進(jìn)行了初步的實驗研究。將普通單模光纖和高非線性微結(jié)構(gòu)光纖共同作為增益介質(zhì)構(gòu)成線形腔結(jié)構(gòu)的混合分布式拉曼放大器，對其增益和噪聲性能進(jìn)行了詳細(xì)的實驗研究。與普通單模光纖分布式光纖拉曼放大器相比，微結(jié)構(gòu)光纖的加入可以引起拉曼放大器的開關(guān)增益和噪聲性能的明顯變化，而且這種性能的變化強(qiáng)烈依賴于微結(jié)構(gòu)光纖相對于普通單模光纖的具體位置、微結(jié)構(gòu)光纖的長度和衰減系