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新型三角芯抗弯曲大模场面积光子晶体光纤-物理学报
物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 62, No. 18 (2013) 184215 新型三角芯抗弯曲大模场面积光子晶体光纤* † 王鑫 娄淑琴 鹿文亮 ( 北京交通大学电子信息工程学院, 北京 100044 ) ( 2013年3月26 日收到; 2013年5月9 日收到修改稿) 提出了一种新型三角芯抗弯曲大模场面积光子晶体光纤. 该结构采用单一尺寸的圆形空气孔, 降低了制作难度. 2 2 在波长 1.064 m 处, 在平直状态和弯曲半径为30 cm 时, 模场面积分别为 1386 m 和 1153 m , 弯曲带来的模场 面积减少量仅为16.85%. 当弯曲半径为30 cm 时, 基模的损耗为0.087 dB/m, 二阶模的损耗大于1.5 dB/m, 大的损耗 ◦ 差有效保证了光纤单模运转. 此外, 弯曲半径30 cm 时, 弯曲方向角扩展至±180 , 光纤弯曲不再受弯曲方向的限制. 所设计的光纤结构具有大模场面积、小的模场面积减少量、低的弯曲损耗以及低的弯曲方向敏感度等优势, 为小型 化、集成化高功率激光传输及光纤激光器和放大器的研究奠定了基础. 关键词: 光子晶体光纤, 大模场面积, 抗弯曲, 弯曲方向角 PACS: 42.81.Qb, 42.81.Bm, 42.81.Dp DOI: 10.7498/aps.62.184215 低光纤的数值孔径, 当纤芯直径为30 m 时, 数值 1 引言 孔径需降到0.0271 . 降低数值孔径需要降低包层 和纤芯的掺杂折射率差, 而以现有的制造工艺, 数 高功率光纤激光器具有结构紧凑、散热效果 2 值孔径低于0.06 的光纤是难以实现的 . 另一方 好、输出光束质量高等优点, 在军事、医疗、工业 面, 大纤芯直径的单模光纤对弯曲非常敏感. 当纤 等领域有着广泛应用. 近年来, 随着输出光功率的 芯直径为30 m 时, 在弯曲半径为50 cm 的状态下, 迅速提高, 非线性效应成为限制高功率激光器发展 1 1.06 m 处的光纤弯曲损耗高达3.3 dB/m , 难以 的一大障碍. 由于光纤中非线性效应与光纤模场面 应用于高功率光纤激光器中. 积成反比, 因此, 增大光纤模场面积是降低非线性 光子晶体光纤(photonic crystal fiber, PCF) 打 效应最直接有效的途径. 为了提高输出光的光束质 破了传统光纤结构的限制, 为抗弯曲大模场面 量和激光输出的稳定性, 光纤在获得大模场面积的 积单模光纤的研制开辟了新的途径. 1998 年 同时还需要保证单模传输.
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