波導(dǎo)型微結(jié)構(gòu)光纖與標(biāo)準(zhǔn)光纖的耦合機(jī)理研究.pdf

1、本課題對波導(dǎo)型微結(jié)構(gòu)光纖與標(biāo)準(zhǔn)光纖的耦合機(jī)理進(jìn)行了研究,提出了一種有效的波導(dǎo)耦合技術(shù),該技術(shù)通過對波導(dǎo)型微結(jié)構(gòu)光纖與單芯單模光纖的焊點(diǎn)進(jìn)行熔融拉錐,使光纖加熱區(qū)在溫度場的作用下逐漸形成雙錐結(jié)構(gòu),單芯單模光纖輸出的光通過光纖雙錐區(qū)逐漸會聚到波導(dǎo)型微結(jié)構(gòu)光纖高介電常數(shù)的纖芯中,隨著拉錐長度的增加,耦合光功率先增加后減小,當(dāng)達(dá)到某一拉錐長度時,耦合光功率最大。該耦合技術(shù)簡單,能夠?qū)崿F(xiàn)波導(dǎo)型微結(jié)構(gòu)光纖與單芯單模光纖的高效耦合,可實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測,利

2、于波導(dǎo)型微結(jié)構(gòu)光纖元器件嵌入傳統(tǒng)單芯單模光纖光路中,對波導(dǎo)型微結(jié)構(gòu)光纖的應(yīng)用具有重要意義。
　　 本文圍繞波導(dǎo)型微結(jié)構(gòu)光纖與單芯單模光纖的耦合問題,建立了相應(yīng)的耦合理論模型,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),對多芯光纖,平行陣列芯光纖,毛細(xì)管光纖進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)測相符,驗(yàn)證了理論模型的有效性。本課題的主要工作概括如下:
　　 (1)基于幾種典型的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)及其導(dǎo)波模式,深入研究了波導(dǎo)之間耦合的物理機(jī)理。不同結(jié)構(gòu)光波導(dǎo)

3、之間耦合時一般應(yīng)考慮其數(shù)值孔徑、模場匹配面積及傳播相位匹配程度等因素。
　　 (2)介紹了單芯單模光纖與波導(dǎo)型微結(jié)構(gòu)光纖的耦合原理,基于直接激發(fā)耦合模型與平行光波導(dǎo)耦合理論,建立了單芯單模光纖與多芯單模光纖的耦合模型,并就熔融拉錐過程中多芯光纖各纖芯耦合光功率的動態(tài)變化進(jìn)行了詳細(xì)分析,計(jì)算了雙芯單模光纖、三芯單模光纖以及四芯單模光纖與單芯單模光纖的耦合光功率特性曲線。
　　 (3)考慮到平行陣列芯光纖在激光器領(lǐng)域的應(yīng)用,

4、以5芯平行陣列光纖為例,對單芯單模光纖與平行陣列芯光纖的超模耦合特性進(jìn)行研究,并就兩種不同激勵情況(熔接激勵與熔融拉錐激勵)對5芯平行陣列光纖的超模輸出進(jìn)行了理論及實(shí)驗(yàn)研究。
　　 (4)利用柯林斯(C0llins)公式對5芯平行陣列光纖遠(yuǎn)場超模強(qiáng)度分布進(jìn)行了計(jì)算,分析了兩種不同激勵情況下各超模的光束質(zhì)量,通過對比得出平行陣列芯光纖用于光纖激光器時,可極大地提高輸出光束質(zhì)量,‘獲得高功率的激光輸出的耦合激勵方法。