光纖放大器大芯徑吸收效率摻雜分布螺旋狀纖芯碩士論文

1、雙包層光纖放大器增益介質(zhì)的理論研究【摘要】 高功率雙包層光纖放大器在光纖通信、光纖傳感和光譜測(cè)量等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用,是光纖放大器發(fā)展的主要方向。目前以雙包層摻雜光纖為增益介質(zhì)的放大器,由于纖芯比較小,當(dāng)放大器處于高功率運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),纖芯內(nèi)功率密度過高,導(dǎo)致許多非線性效應(yīng)的產(chǎn)生,嚴(yán)重影響輸出特性,阻礙了功率的進(jìn)一步提高。大芯徑的多模光纖被認(rèn)為是解決這個(gè)問題的有效途徑。通過總結(jié)光纖放大器和雙包層光纖的發(fā)展及應(yīng)用,得出增益介質(zhì)光纖發(fā)展的三個(gè)主要趨勢(shì):1)高吸收效率;2)低損耗;3)高非線性閾值。為進(jìn)一步提高雙包層光纖的吸收效率和光纖放大器的增益,文中提出了一種具有D形內(nèi)包層、大芯徑螺旋狀纖芯的雙包層光纖結(jié)

2、構(gòu)。用光學(xué)幾何法和光纖單位長(zhǎng)度吸收效率對(duì)具有螺旋狀纖芯內(nèi)包層的吸收效率進(jìn)行分析,得出螺旋狀纖芯不會(huì)使D形內(nèi)包層的吸收效率降低,反而因其具有較大的纖芯半徑和對(duì)內(nèi)包層折射率的擾動(dòng),提高了吸收效率。通過對(duì)模式增益系數(shù)的仿真和分析,得到了相對(duì)摻雜半徑在0.50.6范圍內(nèi)時(shí),有利于基模的選取。利用螺旋狀光纖的損耗公式,對(duì)纖芯的各種參數(shù)進(jìn)行了分析和討論,最后給出了一組合適的螺紋狀纖芯參數(shù)。 更多還原【Abstract】 High power double-clad fiber amplifiers have been widely used in various fields such as o

3、ptical fiber communication, fiber sensors, optical spectral measurements, thus they are considered to be a main direction of fiber amplifier development. The double-clad fiber with small core area is used as governing gain medium so far. When amplifier operated at high power, small area means high p

4、ower density which may cause many nonlinear effects. And nonlinear effects will have seriously influence on out. 更多還原 【關(guān)鍵詞】 光纖放大器； 大芯徑； 吸收效率； 摻雜分布； 螺旋狀纖芯； 【Key words】 Fiber amplifier； Large core diameter； Absorption efficiency； Dopant distribution； Helical-core； 摘要 3-4 Abstract 4 第一章 緒論 7-21 1.

5、1 引言 7 1.2 光纖放大器的工作原理及特性 7-11 1.2.1 采用活性介質(zhì)的光纖放大器 8-9 1.2.2 基于光纖非線性效應(yīng)的放大器 9-11 1.3 光纖放大器在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用及研究發(fā)展?fàn)顩r 11-15 1.3.1 光纖放大器在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用 11-12 1.3.2 光纖放大器的發(fā)展?fàn)顩r 12-15 1.4 雙包層光纖的特性與發(fā)展情況 15-18 1.4.1 雙包層光纖的結(jié)構(gòu)與特性 15-17 1.4.2 雙包層光纖的發(fā)展?fàn)顩r 17-18 1.5 本論文主要研究?jī)?nèi)容及意義 18-21 1.5.1 本論文主要研究?jī)?nèi)容 18-19 1.5.2 本論文研究意義 19-21 第二章

6、大芯徑雙包層光纖的研究與纖芯模式控制技術(shù) 21-27 2.1 大芯徑雙包層光纖的研究現(xiàn)狀 21-23 2.2 大芯徑纖芯模式控制技術(shù) 23-26 2.2.1 種子光注入法 23-24 2.2.2 光纖纏繞彎曲法 24 2.2.3 光纖拉錐法 24-26 2.3 本章小結(jié) 26-27 第三章 雙包層光纖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原理和關(guān)鍵參數(shù) 27-43 3.1 光線在光纖中的傳輸理論 27-28 3.2 幾何光學(xué)法分析光纖內(nèi)包層形狀對(duì)吸收效率的影響 28-35 3.2.1 光學(xué)幾何分析法 29 3.2.2 圓形內(nèi)包層的吸收效率分析 29-33 3.2.3 矩形內(nèi)包層的吸收效率分析 33-34 3.2.4 六邊形內(nèi)包層的吸收效率分析 34-35 3.3 模式耦合理論分析彎曲狀態(tài)下雙包層光纖的吸收效率 35-42 3.3.1 模式耦合理論 35-38 3.3.2 彎曲結(jié)構(gòu)雙包層光纖吸收效率的分析 38-39 3.3.3 非圓形內(nèi)包層和復(fù)合結(jié)構(gòu)雙包層光纖吸收效率的分析 39-42 3.4 本章小結(jié) 42-43 第四章 螺旋纖芯雙包層光纖的理論分析和數(shù)值模擬 43-55 4.1 具有螺旋狀纖芯的D