【正文】 學(xué)本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文)圖 46 熒光測(cè)量實(shí)物圖 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)本次實(shí)驗(yàn)中采用800 nm的飛秒激光器對(duì)制成的摻鐿光子晶體光纖的熒光效應(yīng)做了測(cè)量。雖然未能得到想要的結(jié)果但實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)依然有參考價(jià)值，對(duì)以后的工作有一定的參考意義。 (a)光纖1的熒光測(cè)量結(jié)果 (b)光纖2的熒光測(cè)量結(jié)果第 4 章 摻鐿光子晶體光纖的特性分析及實(shí)驗(yàn) (c)光纖3的熒光測(cè)量結(jié)果 (d)光纖4的熒光測(cè)量結(jié)果圖47 熒光測(cè)量結(jié)果 模場(chǎng)測(cè)量 模場(chǎng)測(cè)量原理模場(chǎng)測(cè)量中用到的主要食儀器有紅寶石切割刀、電視顯微鏡、激光器。在實(shí)驗(yàn)過程中要把端面較好的一端放在激光器那邊。為了去除光纖涂覆層對(duì)輸出結(jié)果的影響還要去掉一段光纖的涂覆層，具體方法為先用打火機(jī)燒去涂覆層再滴上甘油。圖 48 模場(chǎng)測(cè)量實(shí)物圖燕山大學(xué)本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文) 激 光 器 顯 微 鏡 光 纖 計(jì) 算 機(jī) 圖 49 光纖模場(chǎng)測(cè)量原理圖 測(cè)得的幾組摻鐿光子晶體光纖的模場(chǎng)圖經(jīng)過反復(fù)的調(diào)試我們終于測(cè)得了清晰的光子晶體光纖模場(chǎng)圖，如圖410所示，從圖中可以看出光束主要集中在纖芯傳輸。本文主要的研究?jī)?nèi)容如下： (1)從鐿離子的離子結(jié)構(gòu)到摻鐿光纖基質(zhì)的特性再到摻鐿光纖的物理特性進(jìn)行了全面、詳細(xì)的分析和研究。 (2)對(duì)摻鐿光子晶體光纖的制備作過程做了詳細(xì)介紹，從玻璃的制備到預(yù)制棒的制備，再到拉制都做了詳細(xì)的分析和研究，并定性地分析了拉制過程中溫度、表面張力、張力對(duì)拉制工藝的影響。其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)以后的工作都有很大的參考意義。燕山大學(xué)本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文)參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn)1 Jeong Y,Sahu J K,Payne D N, et al. Ytterbiumdoped largecore fiber laser with kW continuouswave output power. Opt Exprees,2022,12(25): 600860922 ?3Yb，3：9123 向陽，寧鼎， 1. 8 W摻Y(jié)b 雙包層光纖激 首先，我要向我的導(dǎo)師周桂耀教授致以最真摯的感謝和最崇高的敬意。在學(xué)習(xí)過程中，侯老師兢兢業(yè)業(yè)的工作作風(fēng)、對(duì)科學(xué)認(rèn)真執(zhí)著的追求精神和孜孜以求的奮斗精神，深深地感染著我，使我懂得了如何對(duì)待自己的工作和學(xué)習(xí)。 感謝韓穎老師，他以高度的責(zé)任心給予我很多研究方向、研究方法上的指導(dǎo)，同時(shí)為我為我提供了實(shí)驗(yàn)設(shè)備和理論指導(dǎo)，使得本論文得以順利完成。在這里向他們表示我最誠(chéng)摯的謝意。燕山大學(xué)本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文)附錄 1 附錄 1燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 開題報(bào)告課題名稱：摻鐿光子晶體光纖制備及特性的研究 系 別 ： 年級(jí)專業(yè)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2022 年 3 月 18 日 燕山大學(xué)本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文)一、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義光子晶體光纖(photonic crystal fiber。J。由于PCF 的空氣孔的排列和大小有很大的控制余地，可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)PCF 的光傳輸特性，所以它激起了人們濃厚的興趣。Limpert等首次展示了這種被其稱為棒狀光纖的大模面積雙包層光子晶體光纖之后，國(guó)際上美國(guó)IPG，SDL和俄羅斯 IRE Polus等公司都能提供高功率雙包層光纖激光器產(chǎn)品。摻 的光纖具有高的吸收帶寬?3和發(fā)射帶寬，可以選擇多種激光器作為泵浦源具有高的吸收和轉(zhuǎn)換效率，離子摻雜光纖適合于發(fā)展高功率激光器件，因此大面積雙包層摻?3YbpCF必將開創(chuàng)高功率光纖激光器新的光明前景。第二，了解摻鐿激光玻璃的基本理論和制作第三，熟悉并掌握摻鐿光子晶體光纖的基本理論第四，實(shí)際參與摻鐿光子晶體光纖的制備對(duì)樣品進(jìn)行激光性能檢測(cè)第五，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行理論分析和檢驗(yàn)四、 研究工作進(jìn)度：14周 查找文獻(xiàn)，閱讀文獻(xiàn)，了解課題的歷史背景和研究現(xiàn)狀58周 了解課題的研究?jī)?nèi)容，研究步驟和基本要求912周 進(jìn)行摻鐿光子晶體光纖的制備實(shí)驗(yàn)，對(duì)樣本進(jìn)行激光性能檢測(cè)1316周 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行理論分析和檢驗(yàn)1718周 論文寫作附錄 1 五、 主要參考文獻(xiàn)1.《激光玻璃》，上海人民出版社2.《激光材料》，上海人民出版社3.《發(fā)光學(xué)與發(fā)光材料》，化學(xué)工業(yè)出版社. 光纖實(shí)驗(yàn)技術(shù). 哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)出版社， 2022?馬庫(kù)塞(美). 光纖測(cè)量原理 . 杜柏林等. 北京:人民郵電出版社，1986. 光纖通信技術(shù). 徐公權(quán)等. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社， 2022六、 指導(dǎo)教師意見指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日七、系級(jí)教學(xué)單位審核意見審查結(jié)果： □ 通過 □ 完善后通過 □ 未通過 負(fù)責(zé)人簽字： 年 月 日燕山大學(xué)本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文)附錄 2 附錄 2燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述課題名稱：摻鐿光子晶體光纖制備及特性的研究 系 別 ： 年級(jí)專業(yè)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2022 年 3 月 18 日 燕山大學(xué)本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文)一、課題國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀光子晶體光纖是一個(gè)新興的研究領(lǐng)域，繼 1987 年 E. Yablonovitch 和 S. John 創(chuàng)造性地提出了光子晶體的概念之后，P. Russell 于 1991 年首次獨(dú)到地提出了具有規(guī)則微結(jié)構(gòu)的光子晶體光纖的概念。目前，全球的科研人員對(duì)光子晶體光纖進(jìn)行深入研究。隨著對(duì)折射率引導(dǎo)型光子晶體光纖的深入研究，人們對(duì)于其模式的截止，對(duì)稱特征，損耗及彎曲損耗等有了更清楚地認(rèn)識(shí)，大模面積特性[14,]，可調(diào)節(jié)的色散特性，高非線性[21] 和高雙折射特性[22] 等特性相繼被人們研究，同時(shí)，隨著制備工藝的日益完善，光纖的損耗也不斷的降低。2022 年，B. Zsigri 等人利用長(zhǎng)度為 km，在 1 550 nm 處衰減為 dB/km 的光子晶體光纖作了 10Gbit/s 數(shù)據(jù)傳輸實(shí)驗(yàn)。2022 年，丹麥技術(shù)大學(xué)的 M. D. Nielsen等人報(bào)導(dǎo)了在 1 550 nm 處，模場(chǎng)面積高達(dá) 130 μm2，損耗僅為 dB/km的光子晶體光纖。J. S. de Matos 等人[150] 使用了具有兩個(gè)零色散點(diǎn)(分別為 μm 和 μm)的 100 m 長(zhǎng)的光子晶體光纖，利用兩種不同的連續(xù)光泵浦源，分別得到了在 μm 處的超連續(xù)譜，總功率為 W。A. Kudlinsk 等人利用峰值功率為 60 附錄 2 kW，平均功率為 8 W 的皮秒脈沖，在 1 m 長(zhǎng)的零色散點(diǎn)不斷向短波移動(dòng)的錐形光子晶體光纖中，產(chǎn)生了 395850 nm 范圍內(nèi)，最小功率為 mW，最大為 5 mW 的平坦超連續(xù)譜。G. Humbert 等人[140]利用光子晶體光纖產(chǎn)生的超連續(xù)譜實(shí)現(xiàn)了縱向分辨率為 的相干層析成像系統(tǒng)。J. Limpert 等人利用光子晶體光纖，實(shí)現(xiàn)了 320W 連續(xù)波的輸出，出光效率高達(dá) 550 W/m，泵浦光的吸收高達(dá) 30 dB/m。國(guó)內(nèi)摻鐿 PCF 的研究剛剛起步，南開大學(xué)物理學(xué)院張煒、深圳大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院阮雙琛[5]和天津大學(xué)精儀學(xué)院的姚建銓[67]等相繼報(bào)道了關(guān)于摻 雙包層光子晶體光纖激光器的研究工作，但全部采用進(jìn)口的光子晶?3Yb體光纖。?3Yb二、研究主要成果1999 年，國(guó)內(nèi)首次報(bào)道了武漢郵科院采用 MCVD 工藝研制出簡(jiǎn)單梯度摻 單模石英光纖和雙包層結(jié)構(gòu)摻 石英光纖。2022 年，英國(guó) Bath 大學(xué) Wadsworth 等人實(shí)現(xiàn)了雙包層光子晶體光纖結(jié)構(gòu)。2022 年，我國(guó)深圳大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院采用 30 m D 型摻 雙包層光?3Yb燕山大學(xué)本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文)纖，成功獲得 W 的激光輸出。三、發(fā)展趨勢(shì)： 在 2022 年 2 月 21 日到 27 日召開的世界光纖通信會(huì)議上，光子晶體光纖成為重要的課題之一。國(guó)內(nèi) PCF 激光器的研究剛剛起步，南開大學(xué)物理學(xué)院張煒、深圳大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院阮雙琛[5]和天津大學(xué)精儀學(xué)院的姚建銓[67]等相繼報(bào)道了關(guān)于摻 雙包層光子晶體光纖激光器的研究工作，但全部采用進(jìn)口的光子?3Yb晶體光纖。五、主要參考文獻(xiàn) 1 . Hoo, W. Jin, J. Ju, . Ho, and . Wang, Opt. Commun. 242, 327332 (2022)2. M. G. Krishna, K. Miroslav, V. M. Jerome, and S. L. Kyung, Opt. Express 14, 68706878 (2022) 3. J. Wang, J. Chun, W. Hu, and M. Gao, Optic Laser Tech 38, 169–172 (2022)4. J. C. Knight, T. A. Birks, P. S. J. Russell, et al. AllSilica SingleMode Optical Fiber with PhotonicCrystal Cladding. Optics Letters, 1996,21(19):15471549附錄 3 附錄 3。查閱了大量了國(guó)內(nèi)外資料分類整理、翻譯了相關(guān)資料確定了論文的具體研究?jī)?nèi)容及研究?jī)r(jià)值進(jìn)行了相關(guān)軟件(sol)的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)?zāi)壳罢谶M(jìn)行系統(tǒng)仿真及實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備存在的問題和擬解決方法 光子晶體光纖設(shè)計(jì)軟件sol不全學(xué)會(huì)，具體的光纖制備過程尚不明確，附錄 3 信息科學(xué)與工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)中期考核成績(jī)?cè)u(píng)定表姓名 專業(yè) 指導(dǎo)教師題目考核項(xiàng)目畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度(5 分)分析問題、解決問題及創(chuàng)新能力(5 分)完成的質(zhì)量(5 分 )學(xué)習(xí)態(tài)度、團(tuán)隊(duì)精神及平時(shí)表現(xiàn)(導(dǎo)師打分，5 分)得分總分 分導(dǎo)師意見 導(dǎo)師簽字： 年 月 日考核結(jié)果 專業(yè) 同學(xué)查閱了(大量 較多 較少)的國(guó)內(nèi)外參考文獻(xiàn)，分析問題、解決問題及創(chuàng)新能力(強(qiáng) 較強(qiáng) 不強(qiáng)) ，學(xué)習(xí)態(tài)度(認(rèn)真 較認(rèn)真 不認(rèn)真)，平時(shí)表現(xiàn)(積極 較積極 不積極)，出勤情況( 良好 一般 較差) ，完成質(zhì)量和工作進(jìn)度(較好 合格 較差 )。 負(fù)責(zé)人簽字： 年 月 日 燕山大學(xué)本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文)附錄 4 附錄 4在 S+C+L 波段實(shí)現(xiàn)同步色散補(bǔ)償?shù)墓庾泳w光纖的數(shù)值分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)摘要：在這篇論文里，我們用數(shù)值研究和優(yōu)化光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)似的它可以消除通信鏈路的殘留色散，也在 S+C+L 波段提供了同一色散補(bǔ)償。這種優(yōu)化的光子晶體光纖(PCF)從 到 (也就是 1500 nm 的波長(zhǎng)范圍) ，誤差范圍為177。我們也研究所設(shè)計(jì)光子晶體光纖(PCF)的的宏觀彎曲損耗的性質(zhì)，并且發(fā)現(xiàn)所設(shè)計(jì)光纖在所能達(dá)到最小彎曲半徑 5mm表現(xiàn)低損耗特性。色散補(bǔ)償光纖(DCF)廣泛應(yīng)用于補(bǔ)償傳輸鏈路中累積的色散，這樣就提高了傳輸長(zhǎng)度而不再需要重新產(chǎn)生信號(hào)。然而，甚至是在以后的鏈路中都會(huì)留下殘留色散。 ps/ nm/km。由于其顯著的模式特性例如無限單模操作，大模場(chǎng)面積以及色散可控性激發(fā)了對(duì)光子晶體光纖研究的熱潮。和傳統(tǒng)光纖不同的是光子晶體光纖的摻雜是必須的用于引導(dǎo)光波，由于包層有氣孔核心無摻雜光波可被引導(dǎo)進(jìn)入光子晶體光纖的內(nèi)部。國(guó)際文學(xué)中已經(jīng)報(bào)道了一些色散補(bǔ)償光子晶體光纖的設(shè)計(jì)，許多光纖的設(shè)計(jì)是基于雙中心纖芯折射率結(jié)構(gòu)，也就是該光纖有燕山大學(xué)本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文)兩個(gè)纖芯，分別是中心纖芯和環(huán)纖芯。此外，近期剛剛完成基于 W型三包層折射率結(jié)構(gòu)色散補(bǔ)償光子晶體光纖的設(shè)計(jì)，它的色散性質(zhì)已從實(shí)驗(yàn)測(cè)得。652 傳輸 80km 所積累的正常色散，但在補(bǔ)償后仍有低于177。為消除光纖鏈路中的殘留色散，我們需要一個(gè)設(shè)備去除積累的殘留色散。此外，這種設(shè)備還可以消除激光發(fā)射源的啁啾聲。在遺傳算法的基礎(chǔ)上，可以計(jì)算出優(yōu)化 PCF 設(shè)計(jì)的模式特性，從 到 色散中心，誤差范圍為177。為保證我們所要進(jìn)行的設(shè)計(jì)的兼容性，我們進(jìn)行了更多誤差分析和數(shù)值模擬，結(jié)果觀察到結(jié)構(gòu)參數(shù)變化 2%會(huì)使色散值偏離正常值發(fā)生177。圖 1 表示優(yōu)化 DCPCF 的橫截面，以純硅作為襯底材料由 11 層空氣孔環(huán)組成。接下來的匹配函數(shù)被認(rèn)是用在 150 nm 波段范圍內(nèi)達(dá)到平附錄 4