多芯光子晶体光纤优化掺杂分布实现同相位超模输出

黄莉莉; 方晓惠; 崔元玲; 胡明列; 王清月

doi:10.7498/aps.63.014204

摘要

本文基于多横模运转的传输速率方程，建立了多芯光子晶体光纤放大器的数值模型. 利用分步傅里叶方法，分析了掺杂浓度分布、耦合强度、抽运功率对于放大器各模式输出功率的影响. 通过对多芯光子晶体光纤掺杂浓度的阶梯设计和纤芯间耦合强度的优化，实现了无需插入其他外加元件，利用光纤本身特性就可以实现选定同相位超模的方法，并且数值计算表明高抽运功率也能够提高放大器输出同相位超模的比例，进一步优化了多芯光子晶体光纤放大器输出脉冲的光束质量.

关键词:

Abstract

A model based on propagation-rate equations by considering the multi-transverse mode is constructed to describe the amplifier made from seven-core photonic crystal fibers. The output power of the seven eigenmodes in the amplifier infected by the dopant distribution, coupling coefficient and the pump power is discussed using the split-step Fourier algorithm. Mode selection can be realized by the design of dopant distribution and suitable coupling coefficient without the need of other devices. Mode selection may become more convenient due to this method. Moreover, high pump power can contribute to the improvement of the in-phase supermode. These results are helpful for improving the light quality of the amplifier.

Keywords:

作者及机构信息

1.
天津大学精密仪器与光电子工程学院, 光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072;

2.
北京工业大学应用数理学院, 北京 100124

基金项目: 国家重点基础研究发展规划（批准号：2011CB808101，2010CB327604）、国家自然科学基金（批准号：61108020，61078028，60838004）和高等学校博士学科点专项科研基金（批准号：20110032110056）资助的课题.

Authors and contacts

1.
Key Laboratory of Opto-electronic Information Science and Technology of Ministry of Education, College of Precision Instruments and Opto-electronics Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China;

2.
College of Applied Sciences, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China

Funds: Project supported by the State Key Development Program for Basic Research of China (Grant Nos. 2011CB808101, 2010CB327604), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 61108020, 61078028, 60838004), and the Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education, China (Grant No. 20110032110056).

参考文献

[1]	Gu C L, Hu M L, Zhang L M, Fan J T, Song Y J, Wang Q Y, Reid T D 2013 Opt. Lett. 38 1820
[2]	Wang Y R, Li Y, Wang S J, He S T, Chai L, Wang Q Y, Hu M L 2012 Chinese J. Lasers 39 1203002 (in Chinese) [汪月容, 李毅, 王思佳, 何书通, 柴路, 王清月, 胡明列 2012 中国激光 39 1203002]
[3]	Liu F, Li Y, Shi J K, Hu X K, Li J, Li Y F, Xing Q R, Hu M L, Chai L, Wang Q Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 034210 (in Chinese) [刘丰, 李毅, 石俊凯, 胡晓堃, 李江, 栗岩锋, 邢岐荣, 胡明列, 柴路, 王清月 2012 61 034210]
[4]	Wu S Q, Liu J S, Wang S L, Hu B 2013 Chin. Phys. B 22 104207
[5]	Li Y, Liu F, Li Y F, Chai L, Xing Q R, Hu M L, Wang Q Y 2011 Appl. Optics 50 1958
[6]	Yang L, Wang C Y 2009 Chin. Phys. B 18 4292
[7]	Zhang X, Hu M L, Song Y J, Chai L, Wang Q Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 1863 (in Chinese) [张鑫, 胡明列, 宋有建, 柴路, 王清月 2010 59 1863]
[8]	Zhang D P, Hu M L, Xie C, Chai L, Wang Q Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 044206 (in Chinese) [张大鹏, 胡明列, 谢辰, 柴路, 王清月 2012 61 044206]
[9]	Baumgartl M, Lecaplain C, Hideur A, Limpert J, Tnnermann A 2012 Opt. Lett. 37 1640
[10]	Eidam T, Hanf S, Seise E, Andersen V T, Gabler T, Wirth C, Schreiber T, Limpert J, Tnnermann A 2010 Opt. Lett. 35 94
[11]	Gong M L, Yuan Y Y, Li C, Yan P, Zhang H T, Liao S Y 2007 Opt. Exp. 15 3236
[12]	Fang X H, Hu M L, Song Y J, Xie C, Chai L, Wang Q Y 2011 Acta Phys. sin. 60 064208 (in Chinese) [方晓惠, 胡明列, 宋有建, 谢辰, 柴路, 王清月 2011 60 064208 ]
[13]	Fang X H, Hu M L, Liu B W, Chai L, Wang Q Y, Zheltikov A M 2010 Opt. Lett. 35 2326
[14]	Li L, Schlzgen A, Chen S, Temyanko V L, Moloney J V, Peyghambarian N 2006 Opt. Lett. 31 2577
[15]	Wrage M, Glas P, Fischer D, Leitner M, Vysotsky D V, Napartovich A P 2000 Opt. Lett. 25 1436
[16]	Kurkov A S, Paramonov V M, Dianov E M, Isaev V A, Ivanov G A 2006 Laser Phys. Lett. 3 441
[17]	Fang X H, Hu M L, Li Y F, Chai L, Wang Q Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 2495 (in Chinese) [方晓惠, 胡明列, 栗岩锋, 柴路, 王清月 2009 58 2495]

施引文献

[1]	Gu C L, Hu M L, Zhang L M, Fan J T, Song Y J, Wang Q Y, Reid T D 2013 Opt. Lett. 38 1820
[2]	Wang Y R, Li Y, Wang S J, He S T, Chai L, Wang Q Y, Hu M L 2012 Chinese J. Lasers 39 1203002 (in Chinese) [汪月容, 李毅, 王思佳, 何书通, 柴路, 王清月, 胡明列 2012 中国激光 39 1203002]
[3]	Liu F, Li Y, Shi J K, Hu X K, Li J, Li Y F, Xing Q R, Hu M L, Chai L, Wang Q Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 034210 (in Chinese) [刘丰, 李毅, 石俊凯, 胡晓堃, 李江, 栗岩锋, 邢岐荣, 胡明列, 柴路, 王清月 2012 61 034210]
[4]	Wu S Q, Liu J S, Wang S L, Hu B 2013 Chin. Phys. B 22 104207
[5]	Li Y, Liu F, Li Y F, Chai L, Xing Q R, Hu M L, Wang Q Y 2011 Appl. Optics 50 1958
[6]	Yang L, Wang C Y 2009 Chin. Phys. B 18 4292
[7]	Zhang X, Hu M L, Song Y J, Chai L, Wang Q Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 1863 (in Chinese) [张鑫, 胡明列, 宋有建, 柴路, 王清月 2010 59 1863]
[8]	Zhang D P, Hu M L, Xie C, Chai L, Wang Q Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 044206 (in Chinese) [张大鹏, 胡明列, 谢辰, 柴路, 王清月 2012 61 044206]
[9]	Baumgartl M, Lecaplain C, Hideur A, Limpert J, Tnnermann A 2012 Opt. Lett. 37 1640
[10]	Eidam T, Hanf S, Seise E, Andersen V T, Gabler T, Wirth C, Schreiber T, Limpert J, Tnnermann A 2010 Opt. Lett. 35 94
[11]	Gong M L, Yuan Y Y, Li C, Yan P, Zhang H T, Liao S Y 2007 Opt. Exp. 15 3236
[12]	Fang X H, Hu M L, Song Y J, Xie C, Chai L, Wang Q Y 2011 Acta Phys. sin. 60 064208 (in Chinese) [方晓惠, 胡明列, 宋有建, 谢辰, 柴路, 王清月 2011 60 064208 ]
[13]	Fang X H, Hu M L, Liu B W, Chai L, Wang Q Y, Zheltikov A M 2010 Opt. Lett. 35 2326
[14]	Li L, Schlzgen A, Chen S, Temyanko V L, Moloney J V, Peyghambarian N 2006 Opt. Lett. 31 2577
[15]	Wrage M, Glas P, Fischer D, Leitner M, Vysotsky D V, Napartovich A P 2000 Opt. Lett. 25 1436
[16]	Kurkov A S, Paramonov V M, Dianov E M, Isaev V A, Ivanov G A 2006 Laser Phys. Lett. 3 441
[17]	Fang X H, Hu M L, Li Y F, Chai L, Wang Q Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 2495 (in Chinese) [方晓惠, 胡明列, 栗岩锋, 柴路, 王清月 2009 58 2495]

[1]	张媛, 姜文帆, 陈明阳. 低串扰低弯曲损耗环形芯少模多芯光纤的设计. , 2022, 71(9): 094205. doi: 10.7498/aps.71.20211534
[2]	孙家程, 王婷婷, 戴洋, 常建华, 柯炜. 基于无芯光纤的多参数测量传感器. , 2021, 70(6): 064202. doi: 10.7498/aps.70.20201474
[3]	崔粲, 王智, 李强, 吴重庆, 王健. 长周期多芯手征光纤轨道角动量的调制. , 2019, 68(6): 064211. doi: 10.7498/aps.68.20182036
[4]	杨天书, 周宗权, 李传锋, 郭光灿. 多模式固态量子存储. , 2019, 68(3): 030303. doi: 10.7498/aps.68.20182207
[5]	周雨竹, 黄莉莉, 柴路, 王清月, 胡明列. 利用Kagome光纤实现多芯光子晶体光纤的输出合束. , 2016, 65(2): 024206. doi: 10.7498/aps.65.024206
[6]	关宝璐, 刘欣, 江孝伟, 刘储, 徐晨. 多横模垂直腔面发射激光器及其波长特性. , 2015, 64(16): 164203. doi: 10.7498/aps.64.164203
[7]	徐闵喃, 周桂耀, 陈成, 侯峙云, 夏长明, 周概, 刘宏展, 刘建涛, 张卫. 具有四模式的低串扰及大群时延多芯微结构光纤的设计. , 2015, 64(23): 234206. doi: 10.7498/aps.64.234206
[8]	王二垒, 姜海明, 谢康, 张秀霞. 一种高双折射高非线性多零色散波长光子晶体光纤. , 2014, 63(13): 134210. doi: 10.7498/aps.63.134210
[9]	谌鸿伟, 韦会峰, 刘通, 周旋风, 李江, 童维军, 陈子伦, 陈胜平, 侯静, 陆启生. 七芯光子晶体光纤中百瓦量级超连续谱的产生. , 2014, 63(4): 044205. doi: 10.7498/aps.63.044205
[10]	方晓惠, 胡明列, 宋有建, 谢辰, 柴路, 王清月. 多芯光子晶体光纤锁模激光器. , 2011, 60(6): 064208. doi: 10.7498/aps.60.064208
[11]	李鹏, 赵建林, 张晓娟, 侯建平. 三角结构三芯光子晶体光纤中的模式耦合特性分析. , 2010, 59(12): 8625-8631. doi: 10.7498/aps.59.8625
[12]	韩伟涛, 侯蓝田, 耿鹏程. 双包层多芯光子晶体光纤自相干合成的数值分析与实验. , 2010, 59(10): 7091-7095. doi: 10.7498/aps.59.7091
[13]	刘漾, 巩华荣, 魏彦玉, 宫玉彬, 王文祥, 廖复疆. 有效抑制光子晶体加载矩形谐振腔中模式竞争的方法. , 2009, 58(11): 7845-7851. doi: 10.7498/aps.58.7845
[14]	方晓惠, 胡明列, 刘博文, 栗岩锋, 柴路, 王清月, 童维军, 罗杰. 光子晶体光纤纤芯整形获得中空模式输出. , 2009, 58(9): 6330-6334. doi: 10.7498/aps.58.6330
[15]	张虎, 王秋国, 杨伯君, 于丽. 基于正方形格子的空芯光子带隙光纤的模式特性和泄漏损耗. , 2008, 57(9): 5722-5728. doi: 10.7498/aps.57.5722
[16]	魏东宾, 周桂耀, 赵兴涛, 苑金辉, 孟佳, 王海云, 侯蓝田. 一种新型的多包层光子晶体光纤的分析方法. , 2008, 57(5): 3011-3015. doi: 10.7498/aps.57.3011
[17]	任国斌, 王智, 娄淑琴, 简水生. 光子晶体光纤模式的简并特性研究. , 2004, 53(6): 1856-1861. doi: 10.7498/aps.53.1856
[18]	任国斌, 王智, 简水生, 娄淑琴. 双芯光子晶体光纤中的模式干涉. , 2004, 53(8): 0-0. doi: 10.7498/aps.53.0
[19]	李曙光, 刘晓东, 侯蓝田. 光子晶体光纤的导波模式与色散特性. , 2003, 52(11): 2811-2817. doi: 10.7498/aps.52.2811
[20]	张春平, 张光寅, 刘治国, 巴恩旭, 吕可诚. 多横模内腔He—Ne激光器的特殊偏振现象. , 1982, 31(11): 1541-1546. doi: 10.7498/aps.31.1541

计量

文章访问数: 6584
PDF下载量: 719
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板