基于加热扩芯技术的光纤泵浦耦合器的研制

摘要

光纤泵浦耦合器是将多束泵浦光高效地耦合到双包层光纤内包层的光无源器件，作为光纤激光器的核心元器件之一，它的性能直接决定着光纤激光的输出功率。在泵浦耦合器的传统制作过程中，拉锥后信号光纤纤芯的模场直径与输出双包层光纤纤芯的模场直径严重失配，从而会引起较大的信号光损耗，限制了信号光的输入功率。基于此，本文提出利用加热扩芯的技术实现信号光纤与输出的双包层光纤模场相匹配，从而降低信号光损耗的光纤耦合器制作方法，并从理论和实验上对泵浦耦合器的传输效率进行了深入研究，主要研究内容如下：
　　1、利用几何光学和光束传输的方法对耦合器参数之间的关系进行了仿真，建立了光纤扭转的模型并进行了数值计算。
　　2、基于传统方法的光纤泵浦耦合器的研制。在掌握了多根光纤的组束拉锥、切割及组束拉锥光纤与输出光纤的低损耗熔接等光纤耦合器制作的关键技术基础上，实现了普通光纤泵浦耦合器的制作，并测试了泵浦光和信号光的损耗，同时利用模场叠加的原理对信号光的损耗进行了理论分析，由于信号光纤和输出光纤的模场失配严重，信号光损耗较大，理论和实验吻合的较好。
　　3、提出并实现了加热扩芯技术的光纤泵浦耦合器的研制。首先对扩芯技术进行了理论介绍，提出了基于扩芯技术降低信号光损耗的方法，实现了信号光纤经过加热扩芯处理的泵浦耦合器的研制，并对耦合器的传输效率进行了测试，六个泵浦光纤的传输效率在96％-99%之间，信号光的传输效率由原来的50%提升到93.48%，从而验证了扩芯技术降低信号光损耗的可行性。基于此方法制作的耦合器为高功率光纤放大器的实现提供了关键器件支持。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 包层泵浦耦合技术

1.2 国内外发展状况

1.3 本文主要研究内容和结构安排

第二章 拉锥光纤的理论与数值分析

2.1 几何光学方法分析

2.2 波动光学方法分析

2.3 泵浦光纤扭转模型

2.4 本章小结

第三章 基于传统方法的光纤泵浦耦合器

3.1 耦合器设计准则以及参数设置

3.2 基于传统方法制作泵浦耦合器

3.3 本章小结

第四章 基于扩芯技术的光纤泵浦耦合器

4.1 加热扩芯技术

4.2 扩芯耦合器制作流程设计

4.3 信号光纤经过扩芯处理的泵浦耦合器

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

致谢

参考文献

作者在学术期间取得的学术成果