基于光子晶体光纤选模的大模场面积单频单模单偏振多芯光纤激光源

针对目前实现大模场面积单模单偏振光纤激光源的方法中存在增益光纤长度受限和选模方法效率较低的问题，本项目提出以有源多芯偏振保持光纤作为增益介质，利用无源大模场面积单模单偏振光子晶体光纤作为选模器件的构想。首先为了解决椭圆空气孔在拉制光纤过程中难以保持较大椭圆率的问题，本项目提出利用圆形空气孔阵列单元代替椭圆空气孔引入到光子晶体光纤和多芯光纤的芯区，以实现较高的双折射，在满足单模单偏振特性的前提下研究光子晶体光纤参数随芯径增大的变化规律，并且制定研制光子晶体光纤和多芯保偏光纤的工艺流程和实现方案。然后针对基于单模单偏振光子晶体光纤选模方法的掺铥多芯光纤激光源建立仿真模型，研究如何优化单模单偏振光子晶体光纤的参数使得慢轴偏振基模在模式竞争中占据主导地位，并在此基础上研制出大模场面积单频单模单偏振掺铥多芯光纤激光源。

对于大模场面积多芯光纤研究结果表明充分降低每个纤芯的数值孔径通过耦合机制可以使得多芯光纤保持单模输出同相位模式，在此基础上在多芯光纤芯区的两侧对称引入具有椭圆空气孔的纤芯以获得双折射，研究表明合理调整双折射可以获得单模单偏振光束输出；在有源光纤研制方面针对低数值孔径稀土掺杂光纤进行了实验研究,结果表明合理设置铝铒或镱的掺杂比例可以获得较高的吸收系数和较低的数值孔径,为研制大模场面积增益光纤奠定了基础；为了获得单模方位角偏振模式输出，本项目提出引入环形金属层纤芯的有源和无源光纤，结合最佳的掺杂稀土浓度分布或激励光束条件可以分别获得单模方位角偏振模式输出。