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在從預(yù)制棒中拉出光纖的過程中，包層直徑通過反饋系統(tǒng)保持恒定，該反饋系統(tǒng)連續(xù)測(cè)量拉出的光纖的直徑并適當(dāng)?shù)卣{(diào)整拉伸速度。包層的數(shù)值孔徑 光纖的數(shù)值孔徑通常被認(rèn)為是一個(gè)施加在纖芯/包層界面上的值。然而，可以指定包層的數(shù)值孔徑，例如考慮包層與包層外涂層之間的界面。

研究了雙包層光纖內(nèi)泵浦光的吸收效應(yīng)。采用圓包層纖芯摻雜的簡單結(jié)構(gòu)，也可選擇D形包層結(jié)構(gòu)，橫截面存在小部分?jǐn)鄬印A包層結(jié)構(gòu)簡單，但缺陷在于許多模式的泵浦吸收效率較弱。圖1為yz平面的場振幅。對(duì)于簡單圓包層結(jié)構(gòu)，纖芯區(qū)域內(nèi)光束分布存在明顯的孔洞。 圖2為吸收后的強(qiáng)度分布。

當(dāng)然，我們現(xiàn)在還可以研究一些改進(jìn)的情況，例如使用八邊形泵浦包層、偏心纖芯、彎曲光纖等。這樣就可以優(yōu)化不同設(shè)計(jì)的雙包層光纖。

只是，泵浦光與摻雜纖芯的重疊減少了，因?yàn)榇蟛糠直闷止β试谖磽诫s的泵浦包層中傳播。圖 1 顯示了泵浦光如何注入內(nèi)包層（泵浦包層），而信號(hào)光如何注入光纖纖芯并保留在那里。圖 1： 基于雙包層光纖的包層泵浦光纖放大器。信號(hào)光射入摻雜纖芯，泵浦光射入內(nèi)包層。芯為 D 形，可更有效地泵吸。

另外請(qǐng)注意，例如，雖然所有 LP 0m 模式都大約填充了整個(gè)光纖纖芯并因此具有相似的尺寸，但發(fā)散度（在遠(yuǎn)場中看到）隨著 m 的增加而變得更大。圖 6： 與圖 5 相同的光纖的遠(yuǎn)場剖面。還有許多非引導(dǎo)模式，稱為包層模式，可以延伸到整個(gè)包層（和核心）。

需要不同的泵送選項(xiàng)當(dāng)使用如上所述的兩種不同光纖時(shí)，可能希望通過將光纖直接泵入纖芯來最小化前置放大器的泵浦功率。在低功率水平上，這很容易做到，例如使用光纖耦合二極管激光器和二向色光纖耦合器。但是，該選項(xiàng)可能不適合最終需要的高功率；在那里，人們想做包層泵浦，即將泵浦光注入雙包層光纖的泵浦包層（見第 6 部分）。顯然，當(dāng)使用具有相應(yīng)不同光纖的兩個(gè)不同放大器級(jí)時(shí)，這至少更容易。

需要注意的是，入射場的模式計(jì)算，默認(rèn)是按照背景折射率進(jìn)行計(jì)算，而實(shí)際上需要將其設(shè)置為包層的折射率。 圖5 （左）以背景折射率為基礎(chǔ)計(jì)算的模場分布；（右）以包層折射率為基礎(chǔ)計(jì)算的模場分布 設(shè)置光纖纖芯為監(jiān)測(cè)路徑，同樣注意折射率需要設(shè)置為包層折射率。 現(xiàn)在就可以用以分析光束在彎曲光纖中的傳輸情況。

強(qiáng)度分布的變化可能來自光纖特性的變化（例如，在錐形光纖中）或主要通過多模光纖中的傳播效應(yīng)。例如，雙包層光纖的高度多模泵浦包層中的泵浦強(qiáng)度分布會(huì)在摻雜纖芯周圍形成一種“空洞”，因?yàn)楸闷治諆H發(fā)生在該纖芯中。我們?cè)谝粋€(gè)案例研究中討論了這種現(xiàn)象，圖 2 來自該案例。圖 2： 泵浦光沿帶有圓形泵浦包層的雙包層光纖的幅度分布。

模型中使用的單模光纖(SMF)位于距離全局坐標(biāo)原點(diǎn)1.9mm處，它的結(jié)構(gòu)(由下圖定義)基于單模光纖的典型值。光纖纖心的半徑是5μm，且由直徑為125μm包層包裹著。纖心和包層的折射率大小分別是1.465和1.47，它們之間的折射率差為0.36%。 圖4. 單模光纖示意圖 模型中還包含了一個(gè)吸收涂敷層，或者是夾層，覆蓋在光纖表面。

然而，這對(duì)于典型的單模光纖來說并不那么敏感。角度誤差應(yīng)遠(yuǎn)低于光束發(fā)散角，但對(duì)于較小的更多區(qū)域，該誤差相對(duì)較大。不完善的發(fā)射條件的影響例如，如果我們稍微錯(cuò)位輸入光束會(huì)發(fā)生什么？圖 2 顯示了一個(gè)模擬示例，其中輸入激光束位移了 1/10 的光束半徑。在一定的傳播長度之后，只剩下導(dǎo)模中的光。所有其他光都在包層中丟失。（包層/涂層界面的損耗通常很大。）

模型中使用的單模光纖(SMF)位于距離全局坐標(biāo)原點(diǎn)1.9mm處，它的結(jié)構(gòu)(由下圖定義)基于單模光纖的典型值。光纖纖芯的半徑是5μm，且由直徑為125μm包層包裹著。纖芯和包層的折射率大小分別是1.465和1.47，它們之間的折射率差為0.36%。圖7.單模光纖示意圖模型中還包含了一個(gè)吸收涂敷層，或者是夾層，覆蓋在光纖表面。

拉絲塔和光纖初始降落點(diǎn) 光纖拉絲塔組成 接著在制備包層玻璃時(shí)，再均勻地?fù)饺肓勘仁⒄凵渎实偷牟牧?如硼)。這就制成了拉制光纖的原始玻璃棒，通常把它叫做光纖預(yù)制棒。

仿真是選擇BeamPROP模塊的波束包絡(luò)法對(duì)偏心單模光纖進(jìn)行仿真，圖1為仿真模型，紅色柱體為單模光纖的包層，包層折射率為1.45，藍(lán)色和綠色為單模光纖的纖芯，纖芯折射率為1.46。其中藍(lán)色纖芯與綠色纖芯相偏差4μm。建立好模型設(shè)置好參數(shù)后，設(shè)置路徑，并且對(duì)路徑的能量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

模型中使用的單模光纖(SMF)位于距離全局坐標(biāo)原點(diǎn)1.9mm處，它的結(jié)構(gòu)(由下圖定義)基于單模光纖的典型值。光纖纖心的半徑是5μm，且由直徑為125μm包層包裹著。纖心和包層的折射率大小分別是1.465和1.47，它們之間的折射率差為0.36%。 圖4. 單模光纖示意圖 模型中還包含了一個(gè)吸收涂敷層，或者是夾層，覆蓋在光纖表面。

請(qǐng)注意，模擬范圍的大小需要將包層圓柱體完全設(shè)置在內(nèi)部，并且模擬區(qū)域邊界都設(shè)置為打開，目的是將模擬邊界條件分配到包層圓形物體的外表面（參見邊界條件 Boundary Conditions 的定義）。

幾何模型最外側(cè)添加完美匹配層和散射邊界條件加以限制，并選用自由三角形網(wǎng)格進(jìn)行劃分，網(wǎng)格劃分小于波長的四分之一； 在模式分析計(jì)算中有效折射率按靠近纖芯值去計(jì)算，通過對(duì)包層管壁厚度進(jìn)行掃面可以得到產(chǎn)生反諧振時(shí)包層厚度： 以下為直光纖中基模和最小高階模電場分布： 將光纖類型定義成彎曲光纖，可觀察到彎曲光纖中基模和最小高階模電場分布

常見的電信光纖（中距離光纖通信用光纖）為50/125 μm 和62.5/125 μm 光纖，芯徑分別為50 μm 或62.5 μm，包層直徑為125 μm。這種光纖支持?jǐn)?shù)百種導(dǎo)模。 也可以使用具有甚至更大的芯直徑（數(shù)百微米）的大芯光纖。

對(duì)于額外的損失，情況不一定如此；例如，纖芯/包層界面的不規(guī)則性或化學(xué)雜質(zhì)可能無法平滑分布。圖 1 顯示了石英光纖固有的不可避免的傳播損耗。在 1.55 μm 附近（恰好是摻鉺光纖放大器工作良好的波長區(qū)域），損耗最小值約為 0.2 dB / km。為長途光纖通信開發(fā)的一些電信光纖幾乎達(dá)到了低損耗水平，這需要非常純凈的玻璃材料。

06第六部分：用于大功率運(yùn)行的雙包層光纖包層泵送是如何工作的？為什么它會(huì)導(dǎo)致泵吸收不完全的問題，以及如何緩解這些問題？為什么雙包層光纖很難進(jìn)行短波長操作？07第七部分：納秒脈沖光纖放大器光纖放大器系統(tǒng)作為強(qiáng)光脈沖源的優(yōu)點(diǎn)和局限性是什么？它們與 Q 開關(guān)體激光器相比如何？哪些非線性會(huì)對(duì)短脈沖的放大造成麻煩？

然而，人們可以修改非常干凈的涂層的想法：使用另一個(gè)玻璃區(qū)域，其折射率比核心玻璃稍小，作為包層：圖 2： 具有包層的多模玻璃光纖，由折射率稍低的玻璃制成。玻璃/玻璃界面會(huì)發(fā)生全內(nèi)反射，但入射角需要更大。這給了我們幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：玻璃比塑料緩沖涂層更干凈、更均勻。這已經(jīng)減少了損失。由于反射點(diǎn)處的折射率對(duì)比度降低，界面的小不規(guī)則性不會(huì)像玻璃/空氣界面那樣造成嚴(yán)重的光學(xué)損失。