一體化高功率摻銩光纖雷射器的關鍵技術研究

一體化高功率摻銩光纖雷射器的關鍵技術研究

《一體化高功率摻銩光纖雷射器的關鍵技術研究》是依託北京交通大學,由婁淑琴擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

  • 中文名:一體化高功率摻銩光纖雷射器的關鍵技術研究
  • 項目類別:面上項目
  • 項目負責人:婁淑琴
  • 依託單位:北京交通大學
項目摘要,結題摘要,

項目摘要

摻銩光纖雷射器發射譜覆蓋1.5到2.2微米波長段,涵蓋兩個大氣視窗和一個水強吸收帶,位於眼安全區,在軍事、醫療、無線光通信、工業等領域套用前景廣泛,尤其2.0微米段的雷射輸出可解中紅外軍用雷射泵浦源的燃眉之急。其輸出功率和發展速率已超越鉺鐿共摻光纖雷射器,正從百瓦級向千瓦級邁進。本課題根據一體化高功率摻銩光纖雷射器的發展需求,從石英基摻雜機理著手,改進MCVD線上摻雜工藝和預製棒處理技術,將石英基摻銩光纖的低損耗區向2微米段延伸;研究不同摻雜元素對光纖特性的影響,通過共摻元素的新方案,解決摻銩光纖中增益、光敏和纖芯數值孔徑等多因素的綜合平衡問題;針對大模場面積與單模的矛盾,設計新型光子晶體大模場面積單模雙包層摻銩光纖;研究一體化光纖光柵的波長控制技術、封裝技術,實現高穩定一體化光纖光柵諧振腔;同時在理論和實驗兩方面開展多路耦合器及熱控問題的研究,推動千瓦級高功率摻銩光纖雷射器的研究步伐。

結題摘要

按照任務書要求,本項目針對一體化高功率摻銩光纖雷射器的關鍵技術開展深入的理論和實驗研究工作。在理論研究方面,開展了石英基光纖摻雜物理機制研究,建立了摻雜非晶態二氧化矽的模型,為光敏、高摻雜及數值孔徑間的平衡問題的解決奠定了基礎;建立了適用於二氧化矽單組分疏鬆層的熱力學模型,為高質量光纖預製棒的製作提供了保證;建立了摻銩光纖雷射器速率方程模型和高功率雙包層光纖雷射器中熱效應抑制模型,提出一套通過合理安排抽運方式實現光纖均勻溫度分布和較低的最高工作溫度並確保斜率效率最大的最佳化算法。在實驗研究方面,研製出模場面積高達3000平方微米的六孔型大模場面積光纖;提出並研製出了一種抗彎曲的大模場面積光子晶體光纖,在彎曲半徑30cm時模場面積仍可達為2242平方微米,彎曲敏感角為60度,是目前報導的最好水平;針對光子晶體光纖製作工藝缺陷問題,首次提出了一種基於數字圖像處理技術和有限元方法相結合的實時監測模型,對光子晶體光纖工藝參數實現了線上最佳化,實現了實際光子晶體光纖特性的快速間接測量;在所研製的六角形雙包層摻銩光纖上研製出反射率高達98%一體化光纖光柵,進而研製出一體化摻銩光纖雷射器,輸出功率2.1W,線寬為47pm, M2因子1.1;基於所研製側漏光子晶體光纖,研製出一種室溫可開關可調諧多波長環形光纖雷射器,可穩定工作在單波長、雙波長及三波長雷射輸出。 取得的標誌性的成果有:(1)基於材料微觀特性研究,建立了光纖原材料非晶態二氧化矽的理論分析模型;(2)基於所研製的六角形雙包層石英基摻銩光纖,研製出一體化摻銩光纖雷射器;(3)提出了可用於2微米波段且能調和大模場面積和單模矛盾的新型抗彎曲大模場面積光子晶體光纖;(4)信號處理技術和有限元法相結合,首次實現了一種光子晶體光纖特性的製作過程監測,並成功研製出多種新結構光子晶體光纖;(5)基於所研製側漏光子晶體光纖,研製出一種室溫可開關可調諧多波長環形光纖雷射器。 受本項目資助,發表標註資助論文33篇,其中本領域頂級學術會議論文2篇,SCI檢索論文20篇,EI 24篇,ISTP 2篇;申請國家發明專利7項,獲授權6項;獲國家計算機軟體著作權4項。課題組負責人應邀在大型國際會議上做特邀報告3次,在全國大型學術會議上做特邀報告1次;培養畢業博士研究生6人,碩士研究生7人;聯合承辦國際學術研討會3次和全國學術研討會1次。

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們