吕欢祝,余明芯,钟文博,张克非

(1.西南科技大学 理学院，绵阳 621010；2.西南科技大学 计算机科学与技术学院，绵阳 621010)

引 言

随着光纤激光器功率的不断提高，诸如光纤传输过程中的非线性效应和光学损伤等物理机制在一定程度上限制了高功率光纤激光器的发展。增大光纤的模场面积是改善上述问题的重要手段[1-3]。光子晶体光纤(photonic crystal fiber,PCF)结构设计相对灵活，通过调整其结构参量即可对模场面积、限制损耗、单模传输等特性进行优化[4-5]。此外，PCF相较于普通光纤具有更良好的机械性能、热力学性能，已成为优化光纤模场面积的重点研究领域[6]。

2010年,燕山大学的GUO和GENG等人[7-8]分别设计了模场面积可达2000μm2和3702μm2的大模场光子晶体光纤(large-mode area photonic crystal fiber,LMA-PCF)，但其限制损耗均高于0.1dB·m-1。2014年,COSCELLI等人[9]提出了一种掺Tm的大模场光子晶体光纤，该光子晶体光纤能在超过300W/m的热负荷下获得宽带单模传输并且模场面积可达2500μm2。2016年,REENA等人[10]设计了一种矩形芯大模面积光子晶体光纤结构，该PCF的模场面积可达2147μm2，但是由于其设计参量多等因素，导致PCF的制备相对困难。2017年,YUE等人[11]提出了一种大模场带隙光子晶体光纤，因其具有较宽的带隙可同时支持基模和高阶模的传输，然而其限制损耗仍然没有显著的减小。2018年,KABIR等人[12]提出了一种八边形大模场光子晶体光纤，其色散可在一定波长范围内实现平坦控制，而其模场面积仍有较大的提升空间。2019年,HAN等人[13]提出了一种圆形梯度直径光子晶体光纤，其支持无限制的单模传输并且模场面积可达到3110μm2。……