通过卷绕提高多模光纤中的单模功率
桑迪亚国家实验室和海军研究实验室的研究者提出一项超出当前V数极限2.405的技术来制造单模光学放大器。研究者希望这项技术将脉冲光纤激光器和光纤放大器提高到比目前可以获得的功率高得多的功率。 这项有改善潜力的技术内容是卷绕一根多模光纤，调整弯曲的曲率半径来引入优先抑制信号高阶模式的弯曲损耗。如果有技巧地选择曲率半径，就可以区分高阶模和基模，可以引入一个对LP11显著的损耗，LP11基模之上的第一个模，这样获得对LP11和其他所有高于基模LP01的模式的一个实质的抑制。 用一根芯直径25 μm、数值孔径0.1的6 m长的双包层掺镱光纤，产生了V数为7.4的1064 nm的信号。实验中使用了波长为974 nm的抽运光。抽运功率设置在3.9 W，用直线二极管阵列测量相伴传播放大自发辐射(ASE)的近场空间轮廓。ASE对光纤中的所有模式进行相同的激励。1.58 cm的弯曲直径使之能够单模运转，没有过度抑制基模(见图)。 不对称的凸起部是多模光纤在不卷绕情况下运转的曲线。逐渐上升的几条曲线具有光滑的高斯对称形，光纤卷绕的直径逐渐减小，直到上面的曲线中对基模的抑制变得明显比较卷绕和不卷绕两种方案的放大器在1064 nm 处产生的斜率，发现相差2%。没能明显地折衷放大器性能。对最低阶模没能引入显著的弯曲损耗，斜率没有改变。可能是由于除去高阶模的过滤作用，放大器的阈值改变了约0.5 W。还测量了M2的值为1.09±0.09的ASE源，在测量精度范围内一致性基本不可分辨。 弯曲损耗技术一个明显的优点是它可以和其他在多模光纤中引入单模运转的方法(例如处理折射率分布、在光纤芯的纵轴附近集中掺杂和控制种子光束的发射)一起使用。可在任何光纤上使用这一方法，不需要复杂的掺杂分布或折射率分布，它是对其他方法的补充。 由于多模光纤组成放大器的相对大的模场直径和短光纤长度，如受激布里渊散射、受激拉曼散射和自定相调制这些源于非线性过程的潜在问题也避免了。研究人员已算出弯曲损耗法可在芯直径超过50 μm、低数值孔径的多模光纤中实现单模放大。 有潜力的高峰值功率脉冲应用包括可见光和紫外光的非线性频率转换、抽运光参量振荡器、产生不同频率的红外光或沿着光纤传输超短脉冲；连续波应用则包括抽运光参量振荡器以提供用于化学检测的高平均功率的窄的线宽。
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TN2;TN9
2004-01-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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