《新型光子晶體光纖雷射器結構設計及光傳輸性能研究》是依託電子科技大學,由江萍擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：新型光子晶體光纖雷射器結構設計及光傳輸性能研究
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：江萍
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
研究光子晶體光纖和光子晶體球形F-P諧振腔，構建新型結構的光子晶體光纖雷射器，產生空心光束且實現接近衍射極限的高精度準直。空心光束能避免空間光通信系統中光學天線次鏡中心反射所造成的能量損失，有效提高光通信系統的傳輸效率；接近衍射極限的高精度準直能有效提高光通信系統的發射精度。具體內容包括： 1、利用光子晶體光纖折射率引導原理，設計高折射率的纖芯和空氣柱包層中同軸缺陷環，構建新型大模場面積光子晶體光纖，產生空心光束。利用表面孤子特性最佳化光子晶體光纖結構實現接近衍射極限的高精度準直；2、研究光子晶體球形F-P諧振腔的傳輸特性，並對光子晶體光纖雷射器結構進行最佳化設計；3、對光學天線系統三維傳輸進行理論建模，分析空心光束在光學天線系統中的傳輸特性；4、加工製作，實驗測試與驗證。 本項目對空間光通信提高發射精度、增加傳輸效率進行套用研究基礎，在光通信技術領域具有重要的理論研究意義和套用前景。
結題摘要
空間光通信通常使用的是無色差的卡塞格倫系統作為發射和接收天線，由於雷射高斯光束在傳輸過程中的大量能量匯集在中心（光）軸上，卡塞格倫天線次鏡在反射至主鏡的過程中存在著較大的中心能量損失（因次鏡中心反射至主鏡孔內的能量將無法傳輸），因此對遠距離空間光通信系統的性能造成極大的影響。若採用空心光束進行傳輸，能有效避免次鏡中心反射造成的能量損失，而準直發散角接近衍射極限的高功率雷射傳輸，有效確保遠距離空間光通信的實現。本項目對產生空心光束的新型光子晶體光纖雷射器進行結構設計，研究空心光束在光學天線系統中的傳輸性能。具體內容包括： 1、設計具有同軸缺陷環結構的光子晶體光纖，產生空心雷射束。通過對光纖結構進行最佳化設計，對光子晶體光纖色散與損耗進行仿真分析。 2、研究一維光子晶體全反射特性，利用Bragg散射引起的高反射特性提高耦合效率；構建新型光子晶體光纖雷射器結構；設計了產生高精度準直空心光束的光學系統。 3、利用三維矢量折射（反射）定理，建立了系統的傳遞矩陣公式，對光學天線三維偏軸進行理論建模、傳輸性能仿真分析，分析空心光束在光學天線系統中的傳輸特性，最佳化設計了空間光—光纖的高效耦合系統。 4、對光學準直系統、光學天線系統非球面主、次鏡和光纖耦合光學系統進行了加工製作，建立了光通信實驗平台。利用光束質量診斷儀對整個光學系統成像質量進行像質分析，對光傳輸特性進行了實驗測試。 隨著國內高精度非球面加工技術的進一步完善，可望能實現更高精度的雷射準直和高效率的光纖耦合。本項目對空間光通信提高發射精度、增加傳輸效率進行套用研究基礎，在光通信技術領域具有重要的理論研究意義和套用前景。通過本項目研究，發表相關SCI研究論文17篇，申請國家發明專利4項，獲得四川省教學成果獎二等獎1項。
