左手材料光纤的标量解近似

从Maxwell方程组出发,讨论纤芯为左手材料,包层为右手材料的阶跃型光纤.在弱导的情况下,假定横向场的极化方向保持不变,推导了横向电场满足的Helmholtz方程,利用边界条件,经过数学计算,建立了左手材料光纤标量解的特征方程,画出了左手材料光纤LP01模和LP11模的色散曲线.比较左、右手材料光纤的特征方程及其相关曲线,得到了左手材料光纤的某些奇异特性.     

左手材料阶跃型光纤的模场特性

从Maxwell方程组出发,讨论纤芯为左手材料,包层为右手材料阶跃型光纤,推导了矢量解的场方程.经过数学计算,求得了左手材料阶跃型光纤矢量解的特征方程.根据矢量模的分类,找到了TE模、TM模、HE模和EH模的特征方程.根据各模的特征方程,并且与右手材料光纤相关的特征方程,在靠近截止和远离截止两种情况下进行了比较,得到了左手材料光纤的某些奇异特性.     

双包层光纤折射率研究及纤芯结构优化设计

采用Matlab和Comsol建立单模光纤内激光传输模型,对双包层内光纤折射率和纤芯结构对光能量分布的影响进行了理论研究。系统分析了光纤芯径与数值孔径、归一化频率和功率填充因子的关系,依据得到的结果进一步采用多模物理耦合仿真方法对不同类型的单模双包层光纤纤芯的能量分布进行仿真,探索了不同折射率分布情况对纤芯能量分布的影响。计算和仿真结果表明：凹面折射率分布光纤的光斑模场面积最大,单位面积的功率分布最低。针对大功率光纤激光器的应用需求设计了工作波长为1.064 m、纤芯直径为10 m、凹面直径为8 m、数值孔径为0.12的单模凹面折射率双包层光纤,为提高光纤泵浦效率、降低纤芯的能量密度提供了思路。     

多芯双包层光纤激光器相干合束纤芯最优化排布

 基于衍射理论推导出多芯双包层光纤激光器的远场相干光光强理论模型，并在此基础之上，系统地分析比较了纤芯不同排布方式的合束效果，重点研究了纤芯的单层圆环排布、多层圆环排布、方形排布、正六边形堆积排布4种方案的合束效果，及在一定纤芯排布下纤芯直径、纤芯轴间距、出射平面与衍射平面间距离、波长对合束效果的影响。研究发现：在纤芯数目一定的情况下，单层圆环排布的合束效果最优，其次是方阵排布；纤芯数目越多，截面利用率越高，可获得更大合束最大光强；方阵排布方式及正六边形堆积排布方式可有效提高截面利用率；增大纤芯直径，减小纤芯轴间距、减小出射平面与衍射平面间的距离、减小波长可以获得更好的合束效果。     

多芯双包层光纤激光器相干合束纤芯最优化排布

基于衍射理论推导出多芯双包层光纤激光器的远场相干光光强理论模型,并在此基础之上,系统地分析比较了纤芯不同排布方式的合束效果,重点研究了纤芯的单层圆环排布、多层圆环排布、方形排布、正六边形堆积排布4种方案的合束效果,及在一定纤芯排布下纤芯直径、纤芯轴间距、出射平面与衍射平面间距离、波长对合束效果的影响。研究发现：在纤芯数目一定的情况下,单层圆环排布的合束效果最优,其次是方阵排布;纤芯数目越多,截面利用率越高,可获得更大合束最大光强;方阵排布方式及正六边形堆积排布方式可有效提高截面利用率;增大纤芯直径,减小纤芯轴间距、减小出射平面与衍射平面间的距离、减小波长可以获得更好的合束效果。     

含左手材料光纤的表面模特性

在弱导条件下,利用Maxwell方程组,对纤芯是左手材料,包层是右手材料的光纤表面模进行了研究,得到了TE (TM)、 EH和 HE表面模的色散方程,.根据色散方程,画出了相应表面模和含左手材料光纤导模的色散曲线.比较这些色散曲线,发现了含左手材料光纤表面模一些新的特性.     

国产掺镱双包层光纤的激光特性

采用MCVD方法研发了掺镱双包层光纤,并对其结构特性、荧光特性和激光特性进行了测试和研究。其D形内包层尺寸为400/450μm,数值孔径为0.36,纤芯直径约为16μm,数值孔径约为0.18。荧光谱线的范围为1 000~1 140 nm,1 030 nm处的峰宽大于50 nm。采用大功率激光二极管单端泵浦6 m长的双包层光纤,在泵浦入纤功率为61 W时, 获得了32 W的激光输出,斜率效率为64%。该光纤在高功率处未发现饱和现象,通过优化光纤参数与泵浦方式还可以提高转化效率和输出功率。实验表明该光纤可以取代进口光纤用作高功率激光器件。     

国产掺镱双包层光纤的激光特性

 采用MCVD方法研发了掺镱双包层光纤，并对其结构特性、荧光特性和激光特性进行了测试和研究。其D形内包层尺寸为400/450μm，数值孔径为0.36,纤芯直径约为16μm，数值孔径约为0.18。荧光谱线的范围为1 000~1 140 nm，1 030 nm处的峰宽大于50 nm。采用大功率激光二极管单端泵浦6 m长的双包层光纤，在泵浦入纤功率为61 W时， 获得了32 W的激光输出，斜率效率为64%。该光纤在高功率处未发现饱和现象，通过优化光纤参数与泵浦方式还可以提高转化效率和输出功率。实验表明该光纤可以取代进口光纤用作高功率激光器件。     

高功率双包层光纤激光器

介绍了高功率双包层光纤激光器的结构和工作原理，综述这种新型光纤激光器的主要特点及其在国内外的最新进展状况，展望了双包层光纤激光器的应用前景。     

各向异性内包层对双包层光纤特性影响的分析

提出了单轴各向异性材料为内包层，且其主轴沿光纤轴线（z轴）方向的双包层光纤模型，推出了矢量模特征方程，重点研究了主轴折射率比kcl对波导色散的影响，针对从矢量模特征方程求解波导色散因表达式极为复杂而无法直接求解的困难，提出了一种求解波导色散的有效方法，研究结果发现可以在不改变光波导结构参量的条件下，通过改变kcl可有效地改变光纤的波导色散，也分析了kcl、几何参量S、光学参量R对低次模的传输和截止特性的影响。研究结果为获得更为理想的色散补偿、色散平坦光纤及设计新型无源光器件提供了重要的依据。     

应用耦合模理论研究光在圆对称双包层光纤中的传输(英文)

为了深入理解双包层光纤的光场传输特性,应用耦合模理论将双包层光纤等效为相互耦合的单模光纤和环形芯光纤,研究了圆对称的双包层光纤的光场传输.通过计算单模光纤LP01模和环形芯光纤导模的耦合系数发现了环形芯光纤LP0n模的耦合系数远大于其它导模的耦合系数,且LP0n模中的高阶模比低阶模的耦合系数大.据此,应用耦合模理论计算得到了该双包层光纤的光传输特性,计算结果发现光场沿光纤轴向呈近似周期分布,且纤芯中光功率变化的平均周期随波长递增,但平均归一化功率与光纤参数紧的选择有关.     

应用耦合模理论研究光在圆对称双包层光纤中的传输

为了深入理解双包层光纤的光场传输特性,应用耦合模理论将双包层光纤等效为相互耦合的单模光纤和环形芯光纤,研究了圆对称的双包层光纤的光场传输.通过计算单模光纤LP01模和环形芯光纤导模的耦合系数发现了环形芯光纤LP0n模的耦合系数远大于其它导模的耦合系数,且LP0n模中的高阶模比低阶模的耦合系数大.据此,应用耦合模理论计算得到了该双包层光纤的光传输特性,计算结果发现光场沿光纤轴向呈近似周期分布,且纤芯中光功率变化的平均周期随波长递增,但平均归一化功率与光纤参数紧的选择有关.     

各向异性色散左手材料平面波导的导模特性

对芯层为左手材料而内外包层都是普通材料的非对称三层平面波导TE振荡模进行了分析.在考虑左手材料色散和各向异性的情况下,从Maxwell方程组出发,得到了TE振荡模的色散方程和功率流分布,并且画出了相应的色散曲线.我们找到了8个TE振荡模,而且包括基模.随着模阶数的增加,模色散曲线右移,功率流曲线下移.但是,随着波导厚度的增加,色散曲线左移,功率流曲线上移.此外,TE振荡模有反常色散特性和负的群速,这正揭示了左手材料的本质特性.     

各向异性色散左手材料平面波导的导模特性(英文)

对芯层为左手材料而内外包层都是普通材料的非对称三层平面波导TE振荡模进行了分析.在考虑左手材料色散和各向异性的情况下,从Maxwell方程组出发,得到了TE振荡模的色散方程和功率流分布,并且画出了相应的色散曲线.我们找到了8个TE振荡模,而且包括基模.随着模阶数的增加,模色散曲线右移,功率流曲线下移.但是,随着波导厚度的增加,色散曲线左移,功率流曲线上移.此外,TE振荡模有反常色散特性和负的群速,这正揭示了左手材料的本质特性.     

含左手材料对称五层平面波导模场特性

对芯层为左手材料而内外包层都是普通材料的对称五层平面波导进行了探讨.得到了两类TE振荡模的色散方程,且在考虑材料色散的条件下,画出了相关模式的色散曲线.随着模阶数的增加,模色散曲线左移,它们的截止频率变小.其次,发现零阶TE振荡模的存在.除此以外,TE振荡模有三类色散特性：正常色散;反常色散;双模简并.     

含左手材料对称五层平面波导模场特性(英文)

对芯层为左手材料而内外包层都是普通材料的对称五层平面波导进行了探讨.得到了两类TE振荡模的色散方程,且在考虑材料色散的条件下,画出了相关模式的色散曲线.随着模阶数的增加,模色散曲线左移,它们的截止频率变小.其次,发现零阶TE振荡模的存在.除此以外,TE振荡模有三类色散特性:正常色散;反常色散;双模简并.     

左手系材料界面上的非线性TE电磁波

针对电磁波在非线性左手系材料中的传播性质, 分别研究了左、右手系材料界面以及两左手系材料界面上非线性TE表面波的传播行为讨论了导波的频率特性、色散关系以及群速度随频率的变化规律分析表明,两种界面上的非线性TE表面波均存在频率通带和禁带,且带宽是传播功率的函数揭示了在一定条件下,左、右手系材料界面上既可以支持正向传播的非线性TE表面波,也可以支持反向传播的非线性TE表面波;两左手系材料界面上表面波的传播性质因材料参量的变化差异较大,一定参量条件下,该界面上仅支持反向传播的非线性TE表面波.