基于分布式側(cè)面耦合包層泵浦光纖的高功率超熒光光源研究.pdf

1、超熒光光纖光源是利用稀土元素?fù)诫s光纖中的放大自發(fā)輻射（ASE）過程獲得寬譜輸出的光纖光源，隨著輸出功率的不斷提升，在不同領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。分布式側(cè)面耦合包層泵浦（DSCCP）基于倏逝場耦合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)泵浦功率的分布耦合，有望實(shí)現(xiàn)超熒光輸出功率的進(jìn)一步提升。本文提出基于DSCCP光纖的超熒光光源設(shè)計(jì)方案，并建立基于DSCCP光纖的超熒光光源數(shù)值模型，分析其輸出特性和功率提升限制因素，并通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，獲得高功率輸出的全光纖超熒光光源。論文

2、主要工作如下：
　　1.基于DSCCP光纖的超熒光光源理論研究和數(shù)值仿真
　　根據(jù) DSCCP光纖的簡化的泵浦光耦合傳輸模型，結(jié)合速率方程理論，建立DSCCP超熒光光纖光源數(shù)值模型，該模型能夠較好地描述泵浦光和信號光演變的物理過程；根據(jù)最大總增益等于腔內(nèi)損耗這一寄生振蕩判定條件，建立寄生振蕩閾值計(jì)算模型；利用數(shù)值方法求解建立的超熒光光纖光源速率方程理論模型，研究其輸出特性和限制功率提升的因素。理論研究發(fā)現(xiàn)：光纖輸出端面的光纖

3、反饋是限制功率提升的主要因素；此外，增益光纖長度會影響整個(gè)光纖的增益狀態(tài)，增大光纖長度會導(dǎo)致短波部分的ASE被重吸收，在某一光纖長度下，寄生振蕩波長出現(xiàn)由短波1045 nm向1070 nm的大幅轉(zhuǎn)換，而這一光纖長度下的ASE輸出功率最大，我們將其定義為最優(yōu)光纖長度，該最優(yōu)長度與稀土離子摻雜濃度成反比關(guān)系；較大的纖芯包層比有益于抑制寄生振蕩的出現(xiàn)，可以一定程度上提升 ASE最大輸出功率。
　　2.基于DSCCP光纖的高功率超熒光光源

4、實(shí)驗(yàn)研究
　　搭建30/250-250μm超熒光光纖光源，輸出ASE功率達(dá)百瓦量級，驗(yàn)證了于DSCCP光纖在高功率超熒光光源上應(yīng)用的可行性，并實(shí)現(xiàn)了全光纖結(jié)構(gòu)。通過優(yōu)化斜角切割參數(shù)，獲得7.5°的傾斜輸出端面，鏡面區(qū)域?qū)挾冗_(dá)到光纖直徑的4/5，使得粗糙區(qū)域與纖芯距離足夠大，保證了纖芯端面光學(xué)平整。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將超熒光輸出功率提升到135 W，斜率效率高達(dá)79.8％，前后向光譜帶寬（FHWM）分別為34 nm和32.8 nm，