搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

新型全固态准晶体结构大模场光纤特性研究

廖文英 范万德 李园 陈君 卜凡华 李海鹏 王新亚 黄鼎铭

新型全固态准晶体结构大模场光纤特性研究

廖文英, 范万德, 李园, 陈君, 卜凡华, 李海鹏, 王新亚, 黄鼎铭
PDF
导出引用
  • 大模场单模光纤在高功率激光器、高功率光传输和高灵敏度传感器等领域具有重要意义. 设计了一种新型超低损耗大模场单模光纤,包层空气孔由掺氟硅玻璃棒代替,掺氟硅玻璃棒排列呈六重准晶体结构. 基于有限元法对光纤的传输特性进行了数值模拟. 研究了光纤结构参量变化对模式特性和有效模场面积的影响. 结果表明:波长在1064 nm处,有效模场面积高达5197 μm2,基模的限制性损耗低于10-5 dB/km,解决了大模场与低损耗之间的冲突;在1064–2000 nm波段内,基模与二阶模的限制性损耗相差7个量级,实现单模传输;半径为10 cm时,弯曲损耗小于 0.01 dB/m,具有良好的低弯曲损耗特性. 此光纤能够提高光纤热损伤阈值,减少接续损耗,全固态结构有效避免了空气孔塌陷,简化制备工艺,对高功率激光传输、光纤激光器和光纤放大器的发展具有重要意义.
    • 基金项目: 南开大学本科生创新科研“百项工程”项目(批准号:BX11207)和国家自然科学基金国家基础科学人才培养基金(批准号:J1103208)资助的课题.
    [1]

    Jeong Y, Sahu J K, Payne D N 2004 Electron. Lett. 40 470

    [2]

    Fini J M 2007 J. Opt. Soc. Am. B 24 1669

    [3]

    Song Y J, Hu M L, Liu Q W, Li J Y, Chen W, Chai L, Wang Q Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 5045 (in Chinese) [宋有建, 胡明列, 刘庆文, 李进延, 陈伟, 柴路, 王清月 2008 物理学报 57 5045]

    [4]

    Yang H R, Li X Y, Hong W, Hao J H 2012 Chin. Phys. B 21 024211

    [5]

    Jin C J, Cheng B Y, Man B Y, Li Z L, Zhang D Z 1999 Appl. Phys. Lett. 75 1848

    [6]

    Wang Y Q, Hu X Y, Xu X S, Cheng B Y, Zhang D Z 2003 Phys. Rev. B 68 165106

    [7]

    Notomi M, Suzuki H, Tamamura T, Edagawa K 2004 Phys. Rev. Lett. 92 123906

    [8]

    Wang K 2006 Phys. Rev. B 73 235122

    [9]

    Rochstuhl C, Lederer F 2006 New J. Phys. 206 233390

    [10]

    Zhang J Y, Tam H L, Wong W H, Pun Y B The 5th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics Taipei China, Dec15–19, 2003 p117

    [11]

    Romero-Vivas J, Chigrin D, Lavrinenko A, Lavrinenko V, Sotomayor Torres M 2005 Opt. Express 13 826

    [12]

    Dyachenko P N, Miklyaev Y V 2006 SPIE. 6182 61822I

    [13]

    Knight J C, Birks T A, Cregan R F, Russell P S J 1998 Electron. Lett. 34 1374

    [14]

    Knight J C, Birks T A, Russell P S J, Atkin D M 1996 Opt. Lett. 21 1547

    [15]

    Fang H, Lou S Q, Guo T Y, Yao L, Li H L, Jian S S 2008 Chin. Phys. B 17 1029

    [16]

    Guo Y Y, Hou L T 2010 Acta Phys. Sin. 59 4041 (in Chinese) [郭艳艳, 侯蓝田 2010 物理学报 59 4041]

    [17]

    Ghosh S, Dasgupta S, Varshney R K, Richardson D J, Pal B P 2011 Opt. Express 19 21295

    [18]

    Xiao H, Dong X L, Zhou P, Xu X J and Zhao G M 2012 Chin. Phys. B 21 034201

    [19]

    Fleming J W, Wood D L 1983 Applied Optics 22 3102

    [20]

    Selleri S, Vincetti L, Cucinotta A, Zoboli M 2001 Opt. Quantum Electron 33 359

    [21]

    Xia C M, Zhou G Y, Han Y, Liu Z L, Hou L T 2011 Acta Phys. Sin. 60 094213 (in Chinese) [夏长明, 周桂耀, 韩颖, 刘兆伦, 侯蓝田 2011 物理学报 60 094213]

    [22]

    Haxha S, Ademgil H 2008 Opt. Commun. 281 278

    [23]

    Mortensen N A 2002 Opt. Express 10 341

    [24]

    Olszewski J, Szpulak M, Urbanczyk W 2005 Opt. Express 13 6015

  • [1]

    Jeong Y, Sahu J K, Payne D N 2004 Electron. Lett. 40 470

    [2]

    Fini J M 2007 J. Opt. Soc. Am. B 24 1669

    [3]

    Song Y J, Hu M L, Liu Q W, Li J Y, Chen W, Chai L, Wang Q Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 5045 (in Chinese) [宋有建, 胡明列, 刘庆文, 李进延, 陈伟, 柴路, 王清月 2008 物理学报 57 5045]

    [4]

    Yang H R, Li X Y, Hong W, Hao J H 2012 Chin. Phys. B 21 024211

    [5]

    Jin C J, Cheng B Y, Man B Y, Li Z L, Zhang D Z 1999 Appl. Phys. Lett. 75 1848

    [6]

    Wang Y Q, Hu X Y, Xu X S, Cheng B Y, Zhang D Z 2003 Phys. Rev. B 68 165106

    [7]

    Notomi M, Suzuki H, Tamamura T, Edagawa K 2004 Phys. Rev. Lett. 92 123906

    [8]

    Wang K 2006 Phys. Rev. B 73 235122

    [9]

    Rochstuhl C, Lederer F 2006 New J. Phys. 206 233390

    [10]

    Zhang J Y, Tam H L, Wong W H, Pun Y B The 5th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics Taipei China, Dec15–19, 2003 p117

    [11]

    Romero-Vivas J, Chigrin D, Lavrinenko A, Lavrinenko V, Sotomayor Torres M 2005 Opt. Express 13 826

    [12]

    Dyachenko P N, Miklyaev Y V 2006 SPIE. 6182 61822I

    [13]

    Knight J C, Birks T A, Cregan R F, Russell P S J 1998 Electron. Lett. 34 1374

    [14]

    Knight J C, Birks T A, Russell P S J, Atkin D M 1996 Opt. Lett. 21 1547

    [15]

    Fang H, Lou S Q, Guo T Y, Yao L, Li H L, Jian S S 2008 Chin. Phys. B 17 1029

    [16]

    Guo Y Y, Hou L T 2010 Acta Phys. Sin. 59 4041 (in Chinese) [郭艳艳, 侯蓝田 2010 物理学报 59 4041]

    [17]

    Ghosh S, Dasgupta S, Varshney R K, Richardson D J, Pal B P 2011 Opt. Express 19 21295

    [18]

    Xiao H, Dong X L, Zhou P, Xu X J and Zhao G M 2012 Chin. Phys. B 21 034201

    [19]

    Fleming J W, Wood D L 1983 Applied Optics 22 3102

    [20]

    Selleri S, Vincetti L, Cucinotta A, Zoboli M 2001 Opt. Quantum Electron 33 359

    [21]

    Xia C M, Zhou G Y, Han Y, Liu Z L, Hou L T 2011 Acta Phys. Sin. 60 094213 (in Chinese) [夏长明, 周桂耀, 韩颖, 刘兆伦, 侯蓝田 2011 物理学报 60 094213]

    [22]

    Haxha S, Ademgil H 2008 Opt. Commun. 281 278

    [23]

    Mortensen N A 2002 Opt. Express 10 341

    [24]

    Olszewski J, Szpulak M, Urbanczyk W 2005 Opt. Express 13 6015

  • [1] 靳文星, 任国斌, 裴丽, 姜有超, 吴越, 谌亚, 杨宇光, 任文华, 简水生. 环绕空气孔结构的双模大模场面积多芯光纤的特性分析. 物理学报, 2017, 66(2): 024210. doi: 10.7498/aps.66.024210
    [2] 郑斯文, 林桢, 任国斌, 简水生. 一种新型多芯-双模-大模场面积光纤的设计和分析. 物理学报, 2013, 62(4): 044224. doi: 10.7498/aps.62.044224
    [3] 郑兴娟, 任国斌, 黄琳, 郑鹤玲. 少模光纤的弯曲损耗研究. 物理学报, 2016, 65(6): 064208. doi: 10.7498/aps.65.064208
    [4] 林桢, 郑斯文, 任国斌, 简水生. 七芯及十九芯大模场少模光纤的特性研究和比对分析. 物理学报, 2013, 62(6): 064214. doi: 10.7498/aps.62.064214
    [5] 娄淑琴, 鹿文亮, 王鑫. 新型抗弯曲大模场面积光子晶体光纤. 物理学报, 2013, 62(4): 044201. doi: 10.7498/aps.62.044201
    [6] 王鑫, 娄淑琴, 鹿文亮. 新型三角芯抗弯曲大模场面积光子晶体光纤. 物理学报, 2013, 62(18): 184215. doi: 10.7498/aps.62.184215
    [7] 陈艳, 周桂耀, 夏长明, 侯峙云, 刘宏展, 王超. 具有双模特性的大模场面积微结构光纤的设计. 物理学报, 2014, 63(1): 014701. doi: 10.7498/aps.63.014701
    [8] 郭艳艳, 侯蓝田. 全固态八边形大模场光子晶体光纤的设计. 物理学报, 2010, 59(6): 4036-4041. doi: 10.7498/aps.59.4036
    [9] 易昌申, 戴世勋, 张培晴, 王训四, 沈祥, 徐铁峰, 聂秋华. 新型单模大模场红外硫系玻璃光子晶体光纤设计研究. 物理学报, 2013, 62(8): 084206. doi: 10.7498/aps.62.084206
    [10] 张银, 陈明阳, 周骏, 张永康. 微结构芯大模场平顶光纤及其传输特性分析. 物理学报, 2013, 62(17): 174211. doi: 10.7498/aps.62.174211
    [11] 魏薇, 张志明, 唐莉勤, 丁镭, 范万德, 李乙钢. 六重准晶涡旋光光子晶体光纤特性. 物理学报, 2019, 68(11): 114209. doi: 10.7498/aps.68.20190381
    [12] 廖文英, 范万德, 李海鹏, 隋佳男, 曹学伟. 准晶体结构光纤表面等离子体共振传感器特性研究. 物理学报, 2015, 64(6): 064213. doi: 10.7498/aps.64.064213
    [13] 张驰, 胡明列, 宋有建, 张鑫, 柴路, 王清月. 自由耦合输出的大模场面积光子晶体光纤锁模激光器. 物理学报, 2009, 58(11): 7727-7734. doi: 10.7498/aps.58.7727
    [14] 张鑫, 胡明列, 宋有健, 柴路, 王清月. 大模场面积光子晶体光纤耗散孤子锁模激光器. 物理学报, 2010, 59(3): 1863-1869. doi: 10.7498/aps.59.1863
    [15] 李进延, 陈 伟, 宋有建, 胡明列, 刘庆文, 柴 路, 王清月. 掺Yb3+双包层大模场面积光纤锁模激光器. 物理学报, 2008, 57(8): 5045-5048. doi: 10.7498/aps.57.5045
    [16] 陈瑰, 蒋作文, 彭景刚, 李海清, 戴能利, 李进延. 空气包层大模场面积掺镱光子晶体光纤研究. 物理学报, 2012, 61(14): 144206. doi: 10.7498/aps.61.144206
    [17] 赵楠, 陈瑰, 王一礴, 彭景刚, 李进延. 双包层大模场面积保偏掺镱光子晶体光纤研究. 物理学报, 2014, 63(2): 024202. doi: 10.7498/aps.63.024202
    [18] 盛新志, 娄淑琴, 尹国路, 鹿文亮, 王鑫. 一种与标准单模光纤高适配的低弯曲损耗光子晶体光纤. 物理学报, 2013, 62(10): 104217. doi: 10.7498/aps.62.104217
    [19] 雷乃光, 余重秀, 王 健. 椭圆空气孔微结构光纤限制损耗的分析. 物理学报, 2007, 56(2): 946-951. doi: 10.7498/aps.56.946
    [20] 宋有建, 胡明列, 刘博文, 柴 路, 王清月. 高能量掺Yb偏振型大模场面积光子晶体光纤孤子锁模飞秒激光器. 物理学报, 2008, 57(10): 6425-6429. doi: 10.7498/aps.57.6425
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  1202
  • PDF下载量:  675
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-08-13
  • 修回日期:  2013-09-14
  • 刊出日期:  2014-02-05

新型全固态准晶体结构大模场光纤特性研究

  • 1. 南开大学物理科学学院, 天津 300071
    基金项目: 

    南开大学本科生创新科研“百项工程”项目(批准号:BX11207)和国家自然科学基金国家基础科学人才培养基金(批准号:J1103208)资助的课题.

摘要: 大模场单模光纤在高功率激光器、高功率光传输和高灵敏度传感器等领域具有重要意义. 设计了一种新型超低损耗大模场单模光纤,包层空气孔由掺氟硅玻璃棒代替,掺氟硅玻璃棒排列呈六重准晶体结构. 基于有限元法对光纤的传输特性进行了数值模拟. 研究了光纤结构参量变化对模式特性和有效模场面积的影响. 结果表明:波长在1064 nm处,有效模场面积高达5197 μm2,基模的限制性损耗低于10-5 dB/km,解决了大模场与低损耗之间的冲突;在1064–2000 nm波段内,基模与二阶模的限制性损耗相差7个量级,实现单模传输;半径为10 cm时,弯曲损耗小于 0.01 dB/m,具有良好的低弯曲损耗特性. 此光纤能够提高光纤热损伤阈值,减少接续损耗,全固态结构有效避免了空气孔塌陷,简化制备工艺,对高功率激光传输、光纤激光器和光纤放大器的发展具有重要意义.

English Abstract

参考文献 (24)

目录

    /

    返回文章
    返回