摻鐿光子晶體光纖

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1、萬方數(shù)據(jù)2009年第2期(總第152期)光通信研究STUDYON0PTICALCoMMUNlCATIoNS2009．04(Sum．No．152)光纖技術(shù)與應(yīng)用國產(chǎn)化大模場摻鐿光子晶體光纖的設(shè)計與制備陳偉，李詩愈。王彥亮。雷道玉(光纖通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)國家重點實驗室烽火通信科技股份有限公司光纖研發(fā)郝。湖北武漢430074)摘要：文章作者設(shè)計了大模場雙包層光子晶體光纖(PCF)的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，并采用自主知識產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)，在國內(nèi)首次制備出了高數(shù)值孔徑大模場摻鑄雙包層光子晶體光纖。該光子晶體光纖的內(nèi)包層數(shù)值孔徑為o．65，纖芯

2、數(shù)值孔徑為o．06，有效模場面積為l465．7“m2。關(guān)鍵詞：光子晶體光纖；摻鐿；雙包層；設(shè)計；制備中囤分類號：TN818文獻標識碼：A文章編號：1005—8788(2009)02一0045一02DesignandfabricationofhighnumericaIapertureandlargemode—fieIdYtterbium—dopedphotoniccrystaIfibersChenWei，LiShiyu，W蛐g(shù)Y如lia嗚，kjDaoyu(SKLof0CTN，0pticalFiberDepartme

3、ntofFiberHomeTelecommunicationTechnologiesCo．，Ltd．，Wuhan430074，China)Abstract：Inthisletter，wefirstdesignthewaveguidestructureofalarge—mode—fielddouble。claddingPhotonicCrystalFiber(PCF)andthenfabricateahighnumericalapertureandlargemode一“eldYb3+一dopeddouble—cla

4、ddingPCFforthefirsttimeinChinabyusingthepatenttechnologieswithourownIPR．TheNumericalAperture(NA>ofitsinnercladdingisashighasO．65，theNAofitsfibercoreO．06anditseffectivemode_“eldarea1465．7“m2．Asfarasweknow，thisisthefirstreportinChina．KeywoI’ds：PCF；Yb3+一doped；do

5、ublecladding；design}fabrication光纖激光器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于激光切割、激光焊接、激光鉆孔、激光雕刻、激光打標、激光雷達、傳感技術(shù)和空間技術(shù)以及激光醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域[1]。摻鐿光纖激光器單根光纖已經(jīng)實現(xiàn)了2000w的激光功率輸出。但是，常規(guī)摻鐿雙包層光纖利用摻雜來實現(xiàn)光纖包層與纖芯之間的折射率差，這使得維持單模傳輸?shù)睦w芯面積難以增加，限制了雙包層摻鐿光纖激光器性能的進一步提高。雙包層摻鐿光子晶體光纖(PCF)的誕生。解決了大有效面積與單模傳輸?shù)拿?，極大地推動了光纖有源器件的技術(shù)進步?？梢愿鶕?jù)激

6、光器件的要求，設(shè)計制造出摻雜濃度高、模場面積大、內(nèi)包層數(shù)值孔徑大的纖芯，同時維持纖芯單模傳輸?shù)母咝阅堋ｋp包層摻鐿PCF的基本原理是：內(nèi)包層采用小占空比的空氣微孔點陣，實現(xiàn)纖芯的單模傳輸，既能實現(xiàn)較大的模場面積，減小高功率激光傳輸形成的非線性效應(yīng)，又能實現(xiàn)高光束質(zhì)量的激光輸出；外包層采用較大的空氣孔，形成較大的折射率反差，從而增大內(nèi)包層的數(shù)值孔徑，提高泵浦光耦合效率，其內(nèi)包層975nm的數(shù)值孔徑可以達到O．9。而且。由于外包層中分布著較大的空氣孔，沒有光輻射到光纖的涂層上，大大地提高了該光纖激光器的散熱性能和耐熱性

7、能。相比國外，我國PCF的研究起步較晚，高性能摻稀土PCF的研究起步更晚，而國外則在高功率光纖激光器方面對我國實行技術(shù)封鎖和貿(mào)易禁運，設(shè)置技術(shù)障礙與貿(mào)易壁壘。為了促進國內(nèi)高功率光纖激光技術(shù)的進步與產(chǎn)業(yè)升級，武漢郵電科學(xué)研究院烽火通信科技股份有限公司自主開發(fā)了高性能的摻稀土PCF，本文將就這一技術(shù)進行闡述。1兼具大模場與單模特性的摻鐿PCF的設(shè)計原理對于常規(guī)標準單模光纖而言，其歸一化傳輸頻率v。f為v5mf=塑半(n乙。一咒k吣)0‘5，(1)^式中，口為纖芯半徑；A為波長；n。。為纖芯折射率；n。laddilIg

8、為包層折射率。當v。f<2．405時，光纖才是單模的。當‰r=2．405時，測試的波長為截止波長。當傳輸?shù)墓獠ㄩL大于光纖的截止波長時可以實現(xiàn)單模傳輸。收稿日期：2008—11一17基金項目：國家“九七三”計劃資助項目(2003CB314905)；國家“八六三”計劃資助項目(2007AA032447)作者簡介：陳偉(1976一)，男，湖北大悟人，工程師．博士研究生，主要從事