双包层铒镱共掺光纤纤芯吸收系数、内包层直径试、包层泵浦吸收系数试验方法

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掺镱_Yb_3_双包层光纤激光器的数值分析_徐向涛

掺镱_Yb_3_双包层光纤激光器的数值分析_徐向涛

2013年1月重庆师范大学学报(自然科学版)Jan.2013第30卷第1期Journal of Chongqing Normal University(Natural Science)Vol.30No.1DOI:10.11721/cqnuj20130120掺镱(Yb3+)双包层光纤激光器的数值分析*徐向涛,戴特力,梁一平,王定举,范嗣强,张鹏(重庆师范大学物理与电子工程学院,光学工程重点实验室,重庆400047)摘要:通过对速率方程的求解,得到了掺Yb3+双包层光纤激光器的输出功率表达式Pout =(1-R2)R槡1·P s,sat(1-R1)R槡2+(1-R2)R槡1·(1-exp(ξ))νsνp·P+p(0)+P-p(L)Ps,sat-(NΓsσa s+αs)L-ln1R1R槡2()[]。

利用Matlab软件对其进行了数值模拟,分析了泵浦波长、泵浦功率、光纤长度、光纤掺杂浓度、输出腔镜对激光器输出功率的影响。

结果表明,用915nm和975nm进行泵浦时所需的最佳光纤长度是不相同的,掺杂浓度对光纤长度的最佳值也存在影响,输出腔镜的反射率应尽量小,合理地最优化系统参数能使掺Yb3+双包层光纤激光器输出功率达到最优。

关键词:光纤激光器;速率方程;Yb3+掺杂;数值分析中图分类号:TN248.1文献标志码:A文章编号:1672-6693(2013)01-0091-04随着高功率半导体激光器(LD)泵浦技术和双包层光纤制作工艺的发展,光纤激光器的输出功率已经由最初的几百毫瓦上升到了数千瓦水平[1-2]。

与传统固态激光器相比,光纤激光器具有阈值低、光束质量好、热管理方便、结构紧凑等优点,在工业、军事国防及医疗等领域有着广泛的应用前景[3-8]。

光纤激光器采用掺稀土元素(钕、镱、铒、铥、钬等)光纤作为增益介质,其中Yb3+离子量子转换效率高、无激发态吸收、无浓度淬灭,并且具有很高的吸收截面、较宽的吸收光谱(800 1100nm)以及较宽的发射光谱(975 1200nm),可实现高功率输出[9]。

Nufern铒镱共掺双包层光纤性能表现

Nufern铒镱共掺双包层光纤性能表现

3
Nufern Proprietary and Confidential
SM-EYDF-6/125-HE铒镱共掺双包层光纤
测试结果记录固定光纤长度为11.8 m (13 dB 吸收@ 940 nm)
1.55 mm Efficiency 1 um ASE
33.6% 32.6% 31.3% 29.2%
13 Nufern Proprietary and Confre Developments
总结: •Nufern 提供 6, 10, 12 和 25 um铒镱共掺双包层光纤,有最高的效率和最小的ASE •使用Nufern的EYDF光纤能够实现稳定的,更高功率输出
11 Nufern Proprietary and Confidential
Nufern 和竞争对手的光纤比较(12/130)
测试结果记录,光纤长度为13dB总吸收(@ 940 nm 泵浦) ,注入信号功率为 1.4 W
Nufern的EYDF光纤处于最好的效率水平量级,同时具有最低的1.0um波段的ASE
前-HE 型和新一代 –XP光纤性能比较 (MM-EYDF-10/125)
测试结果记录,光纤长度为13dB总吸收(@ 940 nm 泵浦) ,注入信号功率为 1.4 W
XP 型光纤展示了1.0um ASE抑制能力的大幅度提升,因此大幅度提高了输出功率能力
10 Nufern Proprietary and Confidential
12 Nufern Proprietary and Confidential
统计结果:1.55 um 效率和1 um ASE
• Nufern’s 10 和 12 um铒镱共掺双包层光纤的测试结果和主要竞争对手同类型 光纤的性能比较 • 效率和最大可输出功率的情况请参加下表,注入信号功率均为1.4W

掺镱双包层全光纤激光器的研制和测试

掺镱双包层全光纤激光器的研制和测试

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掺镱双包层全光纤激光器的结构紧凑,易于集成和安装,适用于各种场合。
掺镱双包层全光纤激光器是一种新型的激光器,具有高功率、高效率、高稳定性等特点。
掺镱双包层全光纤激光器的输出波长可调,可以满足不同应用需求。
掺镱双包层全光纤激光器的使用寿命长,维护成本低,具有较高的性价比。
娱乐领域:激光表演、激光投影等
军事领域:激光武器、激光制导等
工业领域:激光切割、激光焊接、激光打标等
科研领域:激光光谱学、激光物理等
通信领域:光纤通信、光通信网络等
医疗领域:激光手术、激光美容等
掺镱双包层全光纤激光器的研制过程
激光器测试:对激光器进行测试,包括输出功率、光谱特性等指标的测试
掺镱双包层全光纤激光器的测试结果
测试方法:采用光功率计测量
测试结果:输出功率稳定,波动范围小
测试条件:室温下进行,环境温度稳定
测试结论:掺镱双包层全光纤激光器输出功率稳定,性能优良
测试结果:激光器在恶劣环境下仍能稳定工作
测试方法:采用加速寿命试验方法
测试条件:温度、湿度、振动等环境因素
结论:掺镱双包层全光纤激光器具有较高的可靠性和稳定性
激光器在科研领域的广泛应用
在光学、光电子学等领域的应用前景
在生物医学、环境监测等领域的应用前景
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增强信号稳定性:掺镱双包层全光纤激光器具有良好的信号稳定性,可以减少信号传输过程中的损耗和干扰。
降低能耗:掺镱双包层全光纤激光器具有较低的能耗,可以降低通信系统的运行成本。
提高安全性:掺镱双包层全光纤激光器具有较高的安全性,可以防止信号被窃听和篡改。
激光切割:用于金属、非金属材料的切割,提高加工效率和质量

稀土掺杂双包层光纤的抽运吸收的测试

稀土掺杂双包层光纤的抽运吸收的测试

第37卷 第1期中 国 激 光Vo l .37,N o .12010年1月CHIN ESE JO URNA L OF LA SERSJanuary ,2010文章编号:0258-7025(2010)01-0166-05稀土掺杂双包层光纤的抽运吸收的测试傅永军1,2 毛向桥1,2 彭 健1,2 魏 淮1,2 郑 凯1,2 简水生1,21北京交通大学全光网络与现代通信网教育部重点实验室,北京1000442北京交通大学光波技术研究所,北京100044摘要 包层抽运光纤激光器是大功率激光器的研究热点,而双包层光纤的抽运光吸收系数的准确测量,对于稀土掺杂包层抽运光纤激光器的设计至关重要。

从光纤中沿长度方向模式分布的角度理论上分析了如何准确测试包层抽运光纤的吸收系数,采用几种不同的方法对具有五边形内包层结构、低折射率材料作为外包层的双包层掺镱光纤的吸收系数进行了测试和分析。

要准确测量包层抽运光纤的吸收系数,就必须采用多模光纤作为参考光纤,在注入双包层光纤之前,使抽运光具有尽可能多的模式。

实验测试和理论分析结果表明,经过几米距离之后抽运吸收系数将变成线性。

抽运光在双包层光纤中的吸收是一个非线性到线性的过程。

关键词 光纤光学;稀土掺杂光纤;抽运光吸收系数;双包层光纤中图分类号 T N25 文献标识码 A doi :10.3788/CJL 20103701.0166Measure ment of Pump Absorption of Rare -Earth Dope dDouble -Clad FiberFu Yongjun1,2 Mao Xiangqiao 1,2 Peng Jian 1,2 Wei Huai 1,2Zheng Kai 1,2 Jian Shuisheng 1,21Key Laboratory of All Optical Net work &Advanced Telecommunication Network of Education Ministry of China ,Beijing Jiaotong University ,Beijing 100044,China2Instit ut e of Lightwave Technology ,Beijing Jiaotong University ,Beijing 100044,ChinaAb stract Rare -earth doped c ladding pumped fiber for high power la ser has attracted great interest ,and the measurement of the pump absorption coeffic ient of the rare -earth doped double cla d fiber is important for the design of cladding pumped high power optic al fiber laser .To acquire the acc urate pump absorption coefficient of the double clad optical fiber ,measurement methods are talked about rely on the mode distribution a long the length of fiber .Some methods are c arried out to measure and ana lyze the double c lad ytterbium doped fiber with pentagon inner cladding and low refractive index polymer as second cladding .To precisely measure the pum p coefficients of the cladding pumped fiber ,the multi -mode optical fiber must be used as reference fiber for acquiring more modes before injecting into the double clad fiber .The result from the theory analysis and experimental measurement shows that the pump absorption is a process from nonlinear to linear .The pump absorption coefficient of the beginning segment is larger than the next segment ,and the pump absorption coefficient will be linear along the optica l fiber after some meters length fiber .Key words fiber optics ;rare -earth dope d fiber ;pum p absorption coeffic ient ;double clad optic al fiber 收稿日期:2008-10-31;收到修改稿日期:2009-04-01 基金项目:国家863计划(2004A A31G 200)和北京交通大学科技基金(2007X M 005)资助课题。

包层泵浦fs光纤放大器的实验研究

包层泵浦fs光纤放大器的实验研究

第17卷 第9期强激光与粒子束Vol.17,No.9 2005年9月H IGH POWER L ASER AND PA R TICL E B EAMS Sep.,2005 文章编号: 100124322(2005)0921341203包层泵浦f s光纤放大器的实验研究3沈 华1,2, 丁广雷1,2, 王屹山1, 赵 卫1(1.中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室,陕西西安710068;2.中国科学院研究生院,北京100039) 摘 要: 在实验上对双包层光纤放大器进行了研究。

采用新型内包层为六边形的铒镱共掺双包层光纤作为放大介质,用带尾纤的半导体激光器进行泵浦,对f s光脉冲进行放大。

当用2.5W的入纤功率泵浦50cm长的双包层铒镱光纤时,把平均功率为10.8mW、重复频率20.84M Hz的激光放大到176mW,增益为12.2dB,相应的单脉冲能量为8.1nJ,放大后脉冲宽度为480f s,峰值功率为16kW。

关键词: 铒镱共掺; 双包层光纤; f s脉冲; 光纤放大器 中图分类号: TN248.1 文献标识码: A f s激光脉冲具有极高的峰值功率,与物质相互作用会产生许多新现象和新研究领域,如强光光学、超快速非线性光学、光孤子通信、T Hz脉冲雷达、多光子电离、激光等离子体等。

对于波长1.5μm的通讯波段,f s激光脉冲由于它极短的脉冲宽度和与之相伴的宽带宽,将为提高光学时分复用和波分复用的信道数目提供方便,从而大大增加光纤通讯的容量。

目前普通的f s光纤激光器件主要采用单模光纤作为激光介质,对泵浦源的激光模式要求高,并且泵浦功率不高,耦合效率低,输出功率只有几mW,这比f s固体激光器低几个数量级。

掺铒光纤放大器(EDFA)具有增益高、噪声小、偏振不敏感、输出功率大、与传输速率无关等特点,能补偿长距离传输后光纤的损耗。

1985年英国南安普顿大学首先研制了掺铒光纤放大器[1]。

双包层铒镱共掺光纤放大器增益钳制效果研究

双包层铒镱共掺光纤放大器增益钳制效果研究

双包层铒镱共掺光纤放大器增益钳制效果研究
付翔;占生宝;彭靳
【期刊名称】《光通信技术》
【年(卷),期】2013(37)11
【摘要】基于速率方程的离散算法,采用环形腔增益控制方案,实现了对双包层
Er3+/Yb3+光纤放大器增益钳制的分析,研究了增益和噪声指数钳制随衰减器衰减系数的变化关系.结果表明,随着衰减器衰减系数的逐渐增大,EYDFA的增益钳制范围逐渐增大,但增益钳制幅度逐渐减小;随着衰减器衰减系数的增大,EYDFA的输出噪声指数逐渐增大,由此影响输出信号质量.
【总页数】3页(P27-29)
【作者】付翔;占生宝;彭靳
【作者单位】滁州学院,安徽滁州239000;合肥工业大学,合肥230000;滁州学院,安徽滁州239000
【正文语种】中文
【中图分类】TN253
【相关文献】
1.镱铒共掺光纤放大器真空下温度对增益的影响 [J], 李伢琴;单欣;郧建平;艾勇
2.铒镱共掺光纤放大器增益特性研究 [J], 罗瑞芳
3.915 nm泵浦混合掺铒/铒镱共掺双包层光纤放大器 [J], 王国政;王蓟;孟海螺;李楠;彭以新;张云琦;刘亮;端木庆铎
4.级联双包层铒镱共掺光纤放大器的性能分析 [J], 吴粤湘;马晓明;赵晓吉
5.级联双包层铒镱共掺光纤放大链路的增益瞬态及控制研究 [J], 丁健;秦知红;占生宝;汤慧娟
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双包层铒镱共掺光纤纤芯吸收系数、内包层直径试、包层泵浦吸收系数试验方法

双包层铒镱共掺光纤纤芯吸收系数、内包层直径试、包层泵浦吸收系数试验方法

附录A(规范性附录)内包层直径试验方法A.1 概述本方法适用于双包层铒镱共掺光纤内包层直径的测试。

双包层铒镱共掺光纤内包层形状涉及多种多边形,应根据被测光纤内包层实际情况对其内包层直径进行测试。

当双包层铒镱共掺光纤内包层为N(N>3)边形时,取任意连续不同的三条边进行切线圆拟合,共取3次,取3次拟合圆直径平均值作为内包层直径。

并取中间值拟合圆圆心作为内包层中心与纤芯计算纤芯/内包层同心度误差。

例如,六边形内包层光纤6条边依次为L1、L2、L3、L4、L5、L6,则可取L1、L2、L3三边,取L2、L3、L4三边,取L3、L4、L5三边分别作切线圆。

如图B.1所示。

图A.1 六边形内包层切线圆示意图图A.2是典型的八边形内包层双包层铒镱共掺光纤结构示意图图A.2 典型的八边形内包层双包层铒镱共掺光纤结构示意图A.2 测量设备A.2.1 光学显微镜采用具备配套几何尺寸拟合软件的光学显微镜。

A.3 试样制备A.3.1 端面处理剥去光纤一端的涂覆层,清洗干净,用专用光纤切割刀处理端面。

A.3.2 光纤放置将光纤放置在光学显微镜下通过程序拟合多边形切线圆。

A.4 测试条件在测量期间,温度15℃~35℃,湿度45%~60%。

A.5 测试步骤A.5.1 接通测量系统相关仪器的电源,按规定进行预热。

A.5.2 把制备好端面的被测光纤放置在光纤显微镜中。

A.5.3 调整焦距及位置,保证被测光纤端面处于显微镜正中。

A.5.4 用拟合软件连续3次对不同三边进行切线圆拟合,并计算对应切线圆直径分别为D1、D2、D3。

A.5.5 取三个切线圆直径均值作为内包层直径D。

A.6 计算内包层直径计算见公式(B.1):()………………………………………………(A.1)式中:D—内包层直径;D1—(L1、L2、L3)三边切线圆直径,单位为微米(μm);D2—(L2、L3、L4)三边切线圆直径,单位为微米(μm);D3—(L3、L4、L5)三边切线圆直径,单位为微米(μm)。

掺镱双包层光纤放大器分布泵浦方式下的优化算法

掺镱双包层光纤放大器分布泵浦方式下的优化算法
地降低 温度效应 带来 的性能 恶化 问题 。但 是 , 于分 布侧 面 泵浦 方 式 下 如何 同时优 化 多 点 泵浦 功 率 大 小 和 多 对
段光纤 长度 , 需进 一 步研 究 。对 比文献 [ ,—], 文 在给定 的总泵 浦 功 率 和吸 收 系数 下合 理 地 安排 泵 浦 功率 145 本
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较 了这 三种情况 下 的温 度分 布和 效率 。结论 是在 分布 泵 浦 方式 下 , 过 优化 泵 浦功 率 大小 和光 纤 长 度 可 以 降 通
低工作 温度和 温度 差 , 具有 较 高 的效 率 。通 过 优化 泵浦 功 率 的分 布 可使 光纤 中温 度分 布较 为 均匀 , 并 从而 有 效
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中 图 分 类 号 : TN23 5 文献 标 识 码 : A
大功率 双包 层 掺镱 光纤 放大器 有许 多优 点[ , 1 如无 需 高质 量 的反射 镜 , 构 简 单 , ] 结 通过 种 子 信 号光 容 易 实
现 输 出信 号光 的波 长和 带宽 控制 等 。但 是 , 对于 k 级 的光纤 激光 放 大器 , 度效应 是 限制激 光器 性 能 的主要 W 温

一种测试双包层增益光纤泵浦吸收系数的方法

一种测试双包层增益光纤泵浦吸收系数的方法

一种测试双包层增益光纤泵浦吸收系数的方法一种测试双包层增益光纤泵浦吸收系数的方法摘要:双包层增益光纤是一种广泛应用于光通信和光纤传感领域的重要器件。

为了准确测量其泵浦吸收系数,本文提出了一种测试方法。

该方法通过设计一套实验装置,利用激光器和功率计实现对双包层增益光纤泵浦吸收系数的测量。

实验结果表明,该方法具有较高的准确性和可行性,能够为双包层增益光纤的研究和应用提供参考。

1. 引言双包层增益光纤是一种具有较高增益和较低噪声的光纤器件,广泛应用于光通信和光纤传感领域。

其性能的优劣直接影响光纤系统的传输质量和信号传输距离。

而泵浦吸收系数是评价双包层增益光纤性能的重要指标之一。

2. 方法为了测试双包层增益光纤泵浦吸收系数,我们设计了一套实验装置。

该装置由激光器、功率计、光纤样品和光路控制部分组成。

我们选择合适的激光器作为泵浦光源,其波长和功率需与双包层增益光纤的工作要求相匹配。

然后,将激光器输出光纤与待测光纤样品相连,通过调节光路控制部分,使得激光器的输出光纤泵浦样品,实现能量的传输。

接下来,我们使用功率计测量泵浦光纤在样品中的吸收功率。

通过多次测量,取平均值,得到泵浦吸收系数。

同时,需要将功率计的响应特性考虑在内,进行修正。

3. 结果与讨论我们使用上述方法测试了几个不同样品的双包层增益光纤泵浦吸收系数,并进行了数据分析和讨论。

实验结果表明,该方法能够准确测量双包层增益光纤的泵浦吸收系数。

通过对不同样品进行测试,我们发现不同材料和结构的双包层增益光纤具有不同的泵浦吸收性能。

这对于研究和优化双包层增益光纤的性能具有重要意义。

我们还发现波长和功率对双包层增益光纤的泵浦吸收系数有一定的影响。

在实际应用中,需要根据具体的工作要求选择合适的波长和功率,以获得最佳的泵浦吸收效果。

4. 结论本文提出了一种测试双包层增益光纤泵浦吸收系数的方法,并通过实验验证了该方法的可行性和准确性。

该方法能够为双包层增益光纤的研究和应用提供参考,对于光通信和光纤传感等领域具有重要意义。

掺铥光纤纤芯掺杂浓度与吸收系数实验研究

掺铥光纤纤芯掺杂浓度与吸收系数实验研究

掺铥光纤纤芯掺杂浓度与吸收系数实验研究衣永青,梁小红,段云峰,王东波,宁鼎【摘要】以掺铥双包层光纤为例,主要介绍了用高温气相掺杂工艺制备高掺铥双包层光纤的工艺原理和工艺过程,对不同料路温度下铥的掺杂浓度进行了研究,重点研究了纤芯掺杂浓度与吸收系数的关系,通过研究找到了相关规律,为采用高温气相掺杂工艺制备高掺铥双包层光纤提供了依据。

【期刊名称】光通信技术【年(卷),期】2010(034)002【总页数】3【关键词】高温气相掺杂;Tm3+掺杂;吸收系数;双包层光纤0 引言掺杂光纤是一种向常规的石英玻璃基质中掺入稀土元素(如铒、镱、铥等)的特种光纤,主要用于研制光纤激光器和放大器。

由于有源光纤激光器具有高的能效比、输出光束质量好、输出波长范围宽、体积小、重量轻等优点[1],近年来,有源光纤激光器取得了飞速发展,但随着输出功率的进一步提高,人们越来越发现人眼安全问题成为光纤激光器发展的重要问题,由于掺铥光纤激光器的发射波长在2μm附近,属于人眼安全波段范围[1],所以掺铥光纤近几年发展迅速,成为研究热点。

铥,为镧系稀土元素,原子序数69。

光纤激光器的发射波长在2μm附近,能够实现1.6~2.1μm的调谐,是所有稀土离子中最宽的,其中2μm近红外长波段对人眼安全,保护视网膜不会受到高功率激光的照射,避免引发永久伤害和失去视力,可广泛应用于激光雷达、遥感技术以及激光医学、眼睛安全的近距离遥感、军事等领域。

由于掺铥光纤的这些重要应用价值,国外在掺铥光纤的研究方面发展迅速,经过短短几年,国际上双包层掺铥光纤和光纤激光器的研究飞速发展。

英国南安普敦大学和通讯研究室、德国汉堡技术大学、美国的Polaroid Corporation、Bell实验室、日本的NTT、Hoys以及俄罗斯的IREPolus公司均在掺稀土离子双包层光纤研究中取得了许多重要成果[2]。

随着对掺铥光纤研究的快速发展,对掺铥光纤的性能尤其是掺杂浓度和掺杂均匀性提出了更高的要求,掺杂物的浓度和掺杂均匀性对掺杂光纤的主动性功能有显著的影响[3],目前国内有源光纤的制备主要采用MCVD工艺结合溶液掺杂技术,这种传统工艺方法存在光纤芯部的稀土离子掺杂浓度低、均匀性差等缺点。

Nufern铒镱共掺双包层

Nufern铒镱共掺双包层
测试结果记录,固定光纤长度为4 m (13 dB 吸收 @ 940 nm)
1.55 um Efficiency 1 um ASE
42% 40.8% 39% 36%
7
Nufern Proprietary and Confidential
斜率效率和输出功率统计
• 数据显示每一款光纤的效率和能够达到的输出功率(开始出现1um波段 ASE前)可以随着注入信号光功率的提高而提升(降低放大器增益) • 当注入信号功率为1.4W时,最大输出功率的情况统计见下表
铒镱共掺双包层光纤的性能 Erbium/Ytterbium DC Fibers
June 2015
Nufern 铒镱共掺(Er/Yb)光纤的产品线
• Nufern提供多种单模、多模和大模场(LMA)铒镱共掺光纤适合于1.5um 波段的光纤激光器和放大器应用。 • 目前提供的 Er/Yb 光纤包括:
– – SM-EYDF-6/125-HE: 单模/保偏 MM-EYDF-12/130-HE:多模/保偏
8 Nufern Proprietary and Confidential
下一代: MM-EYDF-10/125-XP光纤
测试结果记录,固定光纤长度4.4 m (13 dB 吸收 @ 940 nm)
1.55 um Efficiency
1 um ASE
9
Nufern Proprietary and Confidential
13 Nufern Proprietary and Confidential
Summary and Future Developments
总结: •Nufern 提供 6, 10, 12 和 25 um铒镱共掺双包层光纤,有最高的效率和最小的ASE •使用Nufern的EYDF光纤能够实现稳定的,更高功率输出

铒镱共掺双包层光纤的研究

铒镱共掺双包层光纤的研究
sae h p.
Ke r s: b rls r o b e ca d n b r r im— tr i m—ห้องสมุดไป่ตู้o o e y wo d f e a e ;d u l — ld i g f e ;e b u y eb u c p d i i t d
1 引 言
是Y b的 的能 带 和 E 的 。 带 非 常接 近 , F r , 能 。 而
维普资讯
第3 7卷 第 3期
20 07年 3月
激 光 与 红 外
L E & S R I RARE NF D
V0. 7. o 3 13 N . Ma c 2 ( rh. 0) 7
文章编号 :0 1 0 8 2 0 ) 30 5 -3 10 - 7 ( 07 0 -2 90 5

o ef r sa od d,a d t es t fi g d u l— ld i g eb u yt r i m O d p d f e s a rc td f al .T e f fp r m i v i e o n ai y n o e c a d n r i m— e bu C — o b ri i ae n l h — h s b t e i f b i y i
掺稀土离子石 英光纤放大器和激光器 因体 积 小、 光束稳定 、 功耗低等优点而得到广泛应用。掺铒 光纤激光器与放大器由于其运转波长与光通讯 的第 三窗口( .5 m) 15 相一致¨ , 近几年发展迅速 , 由 但 于随着铒浓度的进一步提高 ,r E¨会发生聚集 , 引发 E ¨对 的上转换 效应 , 致成 对浓 度淬 灭 , 接影 响 r 导 直 了E F D A的泵浦转换效率 和增益提高 。同时, 单 纯掺铒光纤激光器使用的泵源受波长限制。随着研 究的深入 , 人们 发现如 果在 E¨光纤 中 同时掺 入 r Yb ¨ 由于 Y ¨具 有很 宽 的吸 收 带 (0 b 80—16 n 04 m) 和相 当宽 的激 发带 , 而且 Y ¨ 的吸收 截面 比 E¨ 大 b r 得多 , 不会 出现 浓度 淬 灭 , 以 达 到 较 高 的 Y ¨ 浓 可 b

高功率镱铒共掺双包层光纤放大器的研究的开题报告

高功率镱铒共掺双包层光纤放大器的研究的开题报告

高功率镱铒共掺双包层光纤放大器的研究的开题报告
1. 研究背景
随着信息技术和通信技术的发展,高功率光纤放大器已成为数据通信和激光等领域中不可或缺的关键技术之一。

特别是在光通信领域,高功率光纤放大器已经广泛应用于光纤通信、光纤传感等领域。

镱铒共掺光纤是一种重要的掺杂光纤材料,具有较高的受激发射截面和较宽的增益带宽。

双包层光纤具有高温度稳定性和高光学质量的优点,因此,发展高功率镱铒共掺双包层光纤放大器,具有重要的意义。

2. 研究目的
本项研究旨在探究高功率镱铒共掺双包层光纤放大器的结构设计和性能优化,通过实验验证和数值模拟,探究其在光通信和激光等领域中的应用前景。

3. 研究内容
(1)镱铒共掺双包层光纤的制备和特性研究
通过溶胶-凝胶法制备镱铒共掺双包层光纤材料,并进行材料特性分析,包括受激发射截面、增益谱和荧光寿命等。

(2)双包层光纤结构设计和光学特性分析
采用商用仿真软件进行双包层光纤结构设计,包括双包层光纤的纤芯半径、外包层材料和厚度等参数的优化,通过数值模拟和仿真,分析设计的光学特性,包括泵浦光吸收率和增益等参数。

(3)高功率镱铒共掺双包层光纤放大器的实验研究
根据前两步的研究成果,制备高功率镱铒共掺双包层光纤放大器,通过实验验证其增益性能、功率稳定性和耐用性等关键性能指标。

4. 研究意义
镱铒共掺双包层光纤放大器具有很高的商业潜力,因为它们可用于高速、高容量和高带宽的光通信系统。

此外,他们也被广泛用于激光器、光学传感和其它领域。

本研究的成果将为高功率光纤放大器和光通信技术的发展提供支持。

一种掺镱光纤的纤芯吸收系数测试系统及方法[发明专利]

一种掺镱光纤的纤芯吸收系数测试系统及方法[发明专利]

专利名称:一种掺镱光纤的纤芯吸收系数测试系统及方法专利类型:发明专利
发明人:孙程,黄宏琪,曹蓓蓓,陶金金,刘琦,何亮,张承炎,王鹏,蔡杰
申请号:CN201810499750.6
申请日:20180523
公开号:CN108931486A
公开日:
20181204
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种掺镱光纤的纤芯吸收系数测试系统及方法。

所述系统包括依次设置的光注入装置、滤模装置、以及光谱分析仪;所述待测掺镱光纤,其一端与所述光注入装置连接;其另一端与所述滤模装置连接。

所述方法包括:(1)将待测掺镱光纤加载到所述系统,使其一端与所述光注入装置的芯径匹配的输出端连接,另一端与所述滤模装置芯径匹配的输入端连接;(2)采用调平的光谱分析仪实时监测600nm至1000nm的吸收光谱,并监测α系数;(3)调节被测光纤长度,直至α系数处于置信区间;计算此时的待测掺镱光纤长度下的915nm波长和976nm波长处的吸收系数作为待测光纤纤芯吸收系数。

本发明测试结果准确可靠,一致性好。

申请人:长飞光纤光缆股份有限公司
地址:430074 湖北省武汉市洪山区武汉市东湖新技术开发区光谷大道九号
国籍:CN
代理机构:武汉臻诚专利代理事务所(普通合伙)
代理人:胡星驰
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一种双包层掺镱光纤激光斜率效率测试系统及测试方法[发明专利]

一种双包层掺镱光纤激光斜率效率测试系统及测试方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810131864.5(22)申请日 2018.02.09(71)申请人 长飞光纤光缆股份有限公司地址 430073 湖北省武汉市东湖新技术开发区光谷大道9号(72)发明人 陶金金 孙程 刘晓光 李丁珂 杨笛 杨玉诚 (74)专利代理机构 武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 42222代理人 蔡瑞(51)Int.Cl.G01M 11/02(2006.01)(54)发明名称一种双包层掺镱光纤激光斜率效率测试系统及测试方法(57)摘要本发明公开了一种双包层掺镱光纤激光斜率效率测试系统及测试方法。

系统包括激光泵浦驱动器,TEC泵浦制冷模块,主控电路,工控PC,激光泵浦,耦合器,高反光栅,待测掺镱光纤,准直透镜,双色镜,信号光功率计,泵浦光功率计;通过结构设计,只需微调待测掺镱光纤的端面调整架,将待测掺镱光纤输出光斑准直聚焦到光功率计探头靶面中心,在软件上设置激光泵浦驱动器的电流,当驱动电流超过激光泵浦的阈值电流时,配套软件即可实时显示信号光功率和未吸收泵浦功率,进而计算出该样品的激光斜率效率,简化了双包层掺镱光纤激光斜率效率的测试流程,提高了测试速度,对研制用于高功率激光器的双包层掺镱光纤具有非常重要的意义。

权利要求书2页 说明书5页 附图2页CN 108225745 A 2018.06.29C N 108225745A1.一种双包层掺镱光纤激光斜率效率测试系统,其特征在于,包括电路部分、光路部分,其中电路部分包括激光泵浦驱动器(1),TEC泵浦制冷模块(2),主控电路(11),工控PC (12);光路部分包括激光泵浦(3),耦合器(4),高反光栅(5),待测掺镱光纤(6),准直透镜(7),双色镜(9),信号光功率计(8),泵浦光功率计(10);所述激光泵浦驱动器(1)的输出端正负极与激光泵浦(3)供电输入正负极连接,所述激光泵浦(3)固定在TEC泵浦制冷模块(2)上,带尾纤的激光泵浦(3)与耦合器(4)的泵浦输入端连接,所述耦合器(4)的输出端与高反光栅(5)的反向端连接,高反光栅(5)的正向端与待测掺镱光纤(6)连接,待测掺镱光纤(6)端面由夹具固定在准直透镜(7)前,双色镜(9)设置在准直透镜(7)后,在双包层掺镱光纤中镱离子的电子跃迁可以产生多条发射谱线,而采用高反光栅(5)选频输出后,输出的光分为信号光和剩余的未吸收泵浦光,通过双色镜(9)进行分光,通过信号光功率计(8)、泵浦光功率计(10)探测到信号光和剩余的未吸收泵浦光功率,所述信号光功率计(8)、泵浦光功率计(10)及激光泵浦驱动器(1)均与主控电路(11)连接,所述主控电路(11)与工控PC(12)连接。

双包层掺铒光纤激光器的数值模拟与实验

双包层掺铒光纤激光器的数值模拟与实验

双包层掺铒光纤激光器的数值模拟与实验沈华;丁广雷;王屹山;赵卫【摘要】对双包层掺铒光纤激光器进行理论上的数值模拟和实验研究.根据数值模拟计算,选择2.5m双包层掺铒光纤,利用包层抽运技术,采用大功率半导体激光器作为抽运源,在入纤抽运功率为4.5W时,获得功率670mW的1.56μm激光输出.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2006(030)001【总页数】3页(P70-72)【关键词】光纤光学;光纤激光器;双包层光纤;掺铒光纤;包层抽运【作者】沈华;丁广雷;王屹山;赵卫【作者单位】中国科学院,西安光学精密机械研究所,瞬态光学技术国家重点实验室,西安,710068;中国科学院,研究生院,北京,100039;中国科学院,西安光学精密机械研究所,瞬态光学技术国家重点实验室,西安,710068;中国科学院,研究生院,北京,100039;中国科学院,西安光学精密机械研究所,瞬态光学技术国家重点实验室,西安,710068;中国科学院,西安光学精密机械研究所,瞬态光学技术国家重点实验室,西安,710068【正文语种】中文【中图分类】TN248.1引言单包层光纤激光器以其体积小、重量轻、可靠性高、光束质量好等诸多特点,在光通信、医学、生物学等各个领域得到了越来越广泛的应用,并得到了长足的发展。

但由于抽运光较难有效地耦合到几何尺寸只有几个微米的纤芯内,同时常规的单模激光器要求抽运光必须为单模输出,而单模抽运的半导体激光器的功率输出只有数百毫瓦,这就限制了其输出的功率水平。

自1988年SNITZER[1]首次描述包层抽运光纤激光器以来,包层抽运技术已被广泛地应用到光纤激光器[2,3]和光纤放大器[4,5]等领域,成为制作高功率光纤激光器首选途径。

1994年,PASK等[6]首先在双包层掺镱石英光纤中实现包层抽运,得到80%的光转换效率。

掺铒光纤激光器因其产生1.5μm的波长,是光通信的第3个低损耗窗口而倍受关注。

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附录A
(规范性附录)
内包层直径试验方法
A.1 概述
本方法适用于双包层铒镱共掺光纤内包层直径的测试。

双包层铒镱共掺光纤内包层形状涉及多种多边形,应根据被测光纤内包层实际情况对其内包层直径进行测试。

当双包层铒镱共掺光纤内包层为N(N>3)边形时,取任意连续不同的三条边进行切线圆拟合,共取3次,取3次拟合圆直径平均值作为内包层直径。

并取中间值拟合圆圆心作为内包层中心与纤芯计算纤芯/内包层同心度误差。

例如,六边形内包层光纤6条边依次为L1、L2、L3、L4、L5、L6,则可取L1、L2、L3三边,取L2、L3、L4三边,取L3、L4、L5三边分别作切线圆。

如图B.1所示。

图A.1 六边形内包层切线圆示意图
图A.2是典型的八边形内包层双包层铒镱共掺光纤结构示意图
图A.2 典型的八边形内包层双包层铒镱共掺光纤结构示意图
A.2 测量设备
A.2.1 光学显微镜
采用具备配套几何尺寸拟合软件的光学显微镜。

A.3 试样制备
A.3.1 端面处理
剥去光纤一端的涂覆层,清洗干净,用专用光纤切割刀处理端面。

A.3.2 光纤放置
将光纤放置在光学显微镜下通过程序拟合多边形切线圆。

A.4 测试条件
在测量期间,温度15℃~35℃,湿度45%~60%。

A.5 测试步骤
A.5.1 接通测量系统相关仪器的电源,按规定进行预热。

A.5.2 把制备好端面的被测光纤放置在光纤显微镜中。

A.5.3 调整焦距及位置,保证被测光纤端面处于显微镜正中。

A.5.4 用拟合软件连续3次对不同三边进行切线圆拟合,并计算对应切线圆直径分别为D1、D2、D3。

A.5.5 取三个切线圆直径均值作为内包层直径D。

A.6 计算
内包层直径计算见公式(B.1):
()………………………………………………(A.1)
式中:
D—内包层直径;
D1—(L1、L2、L3)三边切线圆直径,单位为微米(μm);
D2—(L2、L3、L4)三边切线圆直径,单位为微米(μm);
D3—(L3、L4、L5)三边切线圆直径,单位为微米(μm)。

附录B
(规范性附录)
纤芯吸收系数试验方法
B.1 概述
本方法适用于双包层铒镱共掺光纤纤芯吸收系数的测量。

B.2 测量设备
B.2.1通则
纤芯吸收系数测试系统示意图见图A.1,应根据被测光纤的工作波段选择相应的测量部件。

图B.1 纤芯吸收系数测量系统示意图
B.2.2 宽谱光源
根据测量波长选择合适的宽谱光源,在测量范围内宽谱光源的输出功率平坦度应小于5dB ,光源光功率应保证光纤不产生较强的ASE (放大自发辐射)光,宽谱光源尾纤类型为FC 型连接头的单模光纤。

B.2.3光谱分析仪
接收经过光纤的光信号,分析并给出光谱特性。

B.3 试样制备
B.3.1 端面处理
剥去光纤两端的涂覆层,清洗干净,用专用光纤切割刀处理端面。

B.3.2 光纤放置
将光纤均匀地绕在直径不小于165mm 的线轴上,缠绕时应避免出现扭曲。

B.4 测试条件
在测量期间,温度15℃~35℃,湿度45%~60%。

B.5 测试步骤 宽谱光源源 光谱分析仪
被测光纤
包层模剥除器 熔接点
B.5.1 接通测量系统相关仪器的电源,按规定进行预热。

B.5.2 把制备好端面的被测光纤接入测量光路,输入端对准光源,输出端接入光谱分析仪中,光纤的长度为l1,单位为米(m)。

B.5.3 调整光路使得注入光信号达到最大值,固定被测光纤的输入端。

B.5.4 用光谱分析仪测量经过被测光纤吸收后的输出光谱曲线F1,把该曲线保存在光谱分析仪中。

B.5.5 在距离光纤输入端l0(一般为1m)处截断光纤并制备端面,再用光谱分析仪测量经过剩余被测光纤的输出光谱曲线F2。

B.5.6 在光谱分析仪的(功率)坐标系中得到曲线F3(曲线F3对应纵坐标数值,为相应横坐标上曲线F2纵坐标数值减去与曲线F1纵坐标数值的差值),读出曲线上相应波长的光功率差T。

B.6 结果计算
纤芯吸收系数按公式(A.1)计算:
…………………………………………(B.1)
()
式中:
α——纤芯吸收系数,单位分贝每公里(dB/km);
l1——测试光纤长度,单位米(m);
Τ——光功率差,单位分贝(dB)
附录 C
(规范性附录)
包层泵浦吸收系数试验方法
C.1 概述
本方法适用于双包层铒镱共掺光纤包层泵浦吸收系数的测试。

取长度为L1的光纤,首先通过光谱仪确定激发阈值的泵浦功率,确保非激发状态泵浦功率条件下,以915nm波长的稳定光源进行包层泵浦吸收系数测量。

采用功率计测试其泵浦光输出功率值(W1)。

然后,在距离光纤输入端L0处截断该光纤,测试其输出功率值(W0)。

则包层泵浦吸收系数按照公式C.1进行计算。

C.2 测量设备
C.2.1 稳定光源
使用输出波长为915nm的SLD(超辐射发光二极管)光源,光源功率应保持在激发非线性效应阈值之下。

C.2.2 光谱仪
以光电倍增管等光探测器测量谱线不同波长位置强度的装置。

C.2.3 功率计
用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗的仪器。

C.3 试样制备
C.3.1 端面处理
剥去光纤两端的涂覆层,清洗干净,用专用光纤切割刀处理端面。

C.3.2 光纤放置
将光纤一端与泵浦光源连接,另一端与光谱仪连接。

C.4 测试条件
在测量期间,温度15℃~35℃,湿度45%~60%。

C.5 测试步骤
C.5.1 接通测量系统相关仪器的电源,按规定进行预热。

C.5.2 取长度为L1的光纤,将光纤两端涂层剥除,切割端面。

C.5.3 将光纤一端与光源尾纤熔接,另一端接入功率计,读取泵浦光输出功率值(W1)。

C.5.4 在距离光纤输入端L0处截断该光纤,重新熔接后测试其输出功率值(W0)。

C.5.5 包层泵浦吸收系数按照公式(C.1)进行计算。

C.6 计算
包层泵浦吸收系数计算见C.1:
0 11
) lg
(lg
10
L
L W
W --
=
α…………………………………………(C.1) 式中:
α——包层泵浦吸收系数,单位分贝每米(dB/m);
W0——截断后光纤输出功率,单位毫瓦(mW);
W1——截断前光纤输出功率,单位毫瓦(mW);
L1——截断前光纤长度,L1范围为5.0~7.0,单位为米(m);
L0——截断后剩余光纤长度,L1范围为0.5~1.0,单位为米(m)。

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