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拉锥光纤的特性和应用研究

作　者: 奚小明
导　师: 侯静；陈子伦
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 光学工程
关键词: 熔融拉锥普通光纤光子晶体光纤超连续谱低损耗熔接
分类号: TN253
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

光纤拉锥是一种重要的光纤后处理技术,通过拉锥可以改变光纤的形状、光学性能以及制作各种光纤器件,对拓展光纤的应用具有重要作用。光子晶体光纤是一种的新型光纤,结构设计的灵活性使它拥有许多普通光纤无法比拟的优良特性。将光纤拉锥技术应用于光子晶体光纤,不仅为光子晶体光纤的应用提供了更为广泛的平台,同时也丰富了光纤拉锥的理论和内容。本文从理论和实验两个方面对普通光纤和光子晶体光纤的拉锥和空气孔塌缩技术进行了研究,探索了拉锥光纤在产生超连续谱和低损耗熔接方面的应用。1理论分析了普通光纤拉锥的过程和结构特点,数值模拟了拉锥过程中光纤模场以及色散曲线的变化。同时从拉锥环境、参数控制以及拉锥光纤形状等角度分析了低损耗拉锥的条件,为得到低损耗的拉锥光纤提供了理论依据。实验上利用熔融拉锥机得到了不同直径的低损耗拉锥光纤。对外径只有微纳米量级的微纳光纤也进行了相应的模拟和分析。2理论和实验上探索了普通拉锥光纤在产生超连续谱方面的应用,通过改变飞秒泵浦激光的波长和拉锥光纤的外径,研究了泵浦波长以及光纤外径与产生超连续谱的关系。3理论分析了光子晶体光纤的拉锥和空气孔塌缩技术。实验上,通过熔融拉锥机对光子晶体光纤进行加热拉锥,在保持空气填充比不变的情况下,利用“快速低温”法实现了光子晶体光纤的拉锥;在保持外径几乎不变的情况下,利用“低速高温”法实现了空气孔的塌缩。4利用拉锥技术在拉锥光子晶体光纤中产生了超连续谱。通过拉锥控制光子晶体光纤的色散曲线,使四波混频产生的双波长激光共同在反常色散区泵浦拉锥光子晶体光纤,提高了泵浦的效率,并在总长为1m的光子晶体光纤内产生了光谱范围大于600~1700nm的超连续谱输出。5利用空气孔塌缩技术增大光子晶体光纤的模场直径,消除模场失配,实现了小芯径光子晶体光纤的低损耗熔接。通过熔接机重复放电和拉锥机加热塌缩两种方法分别实现了模场失配较小和模场失配较大的光子晶体光纤与普通光纤间的低损耗熔接,使光子晶体光纤更好的与现有光纤系统兼容,为光子晶体光纤的应用和系统化做铺垫。

拉锥光纤的特性和应用研究

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