应用耦合模理论研究光在圆对称双包层光纤中的传输(英文)

为了深入理解双包层光纤的光场传输特性,应用耦合模理论将双包层光纤等效为相互耦合的单模光纤和环形芯光纤,研究了圆对称的双包层光纤的光场传输.通过计算单模光纤LP01模和环形芯光纤导模的耦合系数发现了环形芯光纤LP0n模的耦合系数远大于其它导模的耦合系数,且LP0n模中的高阶模比低阶模的耦合系数大.据此,应用耦合模理论计算得到了该双包层光纤的光传输特性,计算结果发现光场沿光纤轴向呈近似周期分布,且纤芯中光功率变化的平均周期随波长递增,但平均归一化功率与光纤参数紧的选择有关.     

单模双包层光纤之间的耦合

本文求得了单模双包层光纤之间耦合系数精确的解析表达式.计算了上升内包层、匹配包层和凹陷内包层光纤耦合系数随归一化频率V的关系曲线.也给出了不同V值的耦合系数随归一化距离(D/α)的关系曲线.该公式不但能够计算x偏振模的耦合系数,而且也能计算y偏振模的耦合系数.它可用于分析折射率差较大的光纤之间能量耦合以及耦合器的偏振特性.     

结构性改变长周期光子晶体光纤光栅成栅机理研究

详细分析了光子晶体光纤包层气孔塌缩对光纤传输特性的影响,建立了包层气孔塌缩结构模型,利用有限元法和局域耦合模理论对环形结构改变下形变区域的有效折射率分布和模式耦合系数进行了计算,得到了调制区域各模式的有效折射率和耦合系数分布.研究了基模和包层模的耦合规律,得到了纤芯基模(LP01)和包层模(LPll,LP02)耦合下的...     

双包层光纤折射率研究及纤芯结构优化设计

采用Matlab和Comsol建立单模光纤内激光传输模型,对双包层内光纤折射率和纤芯结构对光能量分布的影响进行了理论研究。系统分析了光纤芯径与数值孔径、归一化频率和功率填充因子的关系,依据得到的结果进一步采用多模物理耦合仿真方法对不同类型的单模双包层光纤纤芯的能量分布进行仿真,探索了不同折射率分布情况对纤芯能量分布的影响。计算和仿真结果表明:凹面折射率分布光纤的光斑模场面积最大,单位面积的功率分布最低。针对大功率光纤激光器的应用需求设计了工作波长为1.064 m、纤芯直径为10 m、凹面直径为8 m、数值孔径为0.12的单模凹面折射率双包层光纤,为提高光纤泵浦效率、降低纤芯的能量密度提供了思路。     

负折射率介质光纤的导模异常特性分析

对芯层为负折射率介质,敷层为普通介质的光纤的导模进行了研究,并对芯层与敷层介电常数比值（ξ）和磁导率比值（η）变化对导模色散特征的影响进行分析.分析表明负折射率光纤具有许多不同于常规光纤的反常特征,如存在表面波模,存在TM00模和TE00模以及存在多个单模传输模式和单模传输区间等.同时对负折射率介质光纤的单模传输条件进行了分析,发现单模传输模式和传输区间随ξ和η的不同而改变.     

光纤模场分布的特性

基于MATLAB语言编程,数值模拟了单模光纤LP01模场光强度与归一化半径之间的分布特性,计算结果显示随着归一化工作频率的逐渐增大,单模光纤LP01模的模场更加集中于纤芯.研究结论为单模光纤的应用提供参考.     

包层模谐振特种光纤及传感特性研究

研究了一种具有双包层结构的包层模谐振特种光纤,该特种光纤具有一个低折射率内包层,基于耦合模原理,纤芯模与包层模之间发生谐振耦合,从而获得具有带阻特性的传输光谱.系统介绍了包层模谐振光纤的制备、传输原理及其弯曲、溶液折射率、折射率/温度双参量等传感特性.实验和理论研究结果表明,包层模谐振特种光纤对于弯曲、溶液折射率参量具...     

双包层手性光纤中导模的光功率特性

在对W型阶跃双包层手性光纤进行解析求解的基础上,对几个低阶导模的功率特性进行了仔细的研究.对典型的内包层厚度,计算了几个低阶模留在纤芯中的光功率随纤芯和内外包层的手性参数的变化关系曲线,讨论了纤芯和内外包层的手性参量以及内包层厚度对不同符号模式的功率特性的影响.内包层厚度越大,功率越被限制在纤芯中.随着纤芯中手性参量的增大, HE－11模和HE－21模（HE01模）限制在纤芯中的光功率缓慢增加,而HE11模和HE21模（HE02模）限制在纤芯中的光功率则逐渐减小.包层手性参量的作用正好与此相反.     

光纤激光器反馈耦合损耗分析

将双包层光纤基模LP01模近似表示为拉盖尔-高斯光束的线性叠加,前六阶的拉盖尔-高斯光束包含了LP01模能量的99.99％.利用拉盖尔-高斯光束的传输特性计算了腔镜分别为球面镜和透镜加平面反射镜时的反馈耦合损耗.结果表明,腔镜为球面镜时,只有当球面镜和到达球面镜光束的曲率半径匹配时才能获得最小的耦合损耗,特别是当平面镜紧贴光纤端面时,耦合损耗为0;当腔镜为透镜加平面反射镜时,将平面镜放置在透镜焦平面时获得最小反馈耦合损耗为0.25％.     

抗弯曲大模场面积少模光子晶体光纤

为更好地解决少模光纤在传输中由于模式耦合过强而导致的信号串扰问题,对弱耦合光子晶体光纤中的线偏振(LP)模式以及矢量模的传输特性进行了研究,设计了一种可传输20种矢量模的双包层光子晶体光纤。通过有限元法模拟光纤参数对相邻LP模式间最小有效折射率差的影响,优化结构参数,使光纤支持稳定传输6种LP模式并满足弱耦合要求。最后分析了不同模式的有效模场面积、弯曲损耗。结果表明:各模式之间的最小有效折射率差达到1.12×10^-4,表明模式间的串扰可忽略。基模有效模场面积达到了1 040μm²,且其相应的非线性系数低至1.07×10^-10。此外,在弯曲半径为38 mm时,各模式弯曲损耗最大仅为5.65×10^-8dB/km。与主流的单模光纤及少模单包层相比,该结构具有大模场面积,低模间串扰及更强的抗弯曲能力,丰富了空分复用技术的开发思路。在大数据、虚拟现实、网络传输容量等新兴业务以及光纤传感方面提供了有益的参考方案。     

左手材料纤芯双包层光纤的传输特性

对纤芯为左手材料,内包层和外包层都为右手材料的双包层光纤进行了分析.在弱导情况下,且不考虑介质损耗,由亥姆霍兹方程出发,得到了HE、EH、TE和TM导模的色散方程,并在远离截止条件下,对其进行简化.所有的TE和TM模都是简并的.分别讨论了内包层折射率和厚度对该左手材料光纤最低阶导模的影响,画出了各自的色散曲线,并和右手材料光纤导模相应色散曲线进行了比较,发现左手材料光纤的低阶导模具有反常的色散特性.     

100 μm core diameter monolithic fiber side-pumping coupler for 10 mJ 10 ns all-fiber laser

In this paper, we report a monolithic fiber side-pumping coupler that allows for very large mode area double clad fiber designs. This coupler is constituted of a multi-mode pump fiber and a double clad fiber (DCF). The pump power is coupled to the DCF through the side of DCF. The pump coupling peak power of 163.7 W @ 560 ??s with the coupling efficiency of 98.0% is achieved, and the signal coupling energy of 10 mJ @ 10 ns (??1 MW @ 10 ns) with the coupling efficiency of 96.3% is obtained, when the core diameter of the DCF is 100 ??m. Furthermore, this side-pumping coupler is successfully applied to a high peak power pulse all-fiber laser with the output energy of over 10 mJ @ 10 ns.     

基于Michelson干涉仪的高灵敏度光纤高温探针传感器

提出了一种简单的高灵敏度的光纤高温探针传感器, 该传感器由一小段多模光纤和一端镀有银膜的单模光纤熔接而成. 由于单模光纤和多模光纤的纤芯直径不同, 当光波从多模光纤传输至多模光纤和单模光纤的熔接端面时, 一部分纤芯光耦合进包层, 因为单模光纤纤芯的折射率和包层的折射率不同, 不同模式的光经过银膜反射后在多模光纤内重新耦合进单模光纤, 最终形成干涉.随着外界温度的升高, 干涉谱峰值会向长波方向漂移. 实验结果证明这种传感器在470 ℃–600 ℃范围内具有很好的稳定性, 线性度达99.7%, 灵敏度为120 pm/℃, 可作为远距离反射型探针温度传感器, 在石油探测和油气田开发等领域有着广泛的应用前景. 关键词： 光纤传感 温度测量 Michelson干涉     

模式耦合理论在圆周对称长周期光纤光栅建模中的应用

长周期光纤光栅是不同于光纤Bragg光栅的一种光纤光栅器件 ,根据模式耦合理论 ,长周期光纤光栅表现为前向传播的纤芯导模和同向的各阶次包层模式之间的耦合。分析研究了长周期光纤光栅轴向的模场变化。忽略轴向的模式耦合以及包层模式之间的相互耦合作用 ,并认为折射率指数的调制只存在于纤芯中 ,建立了简化的长周期光纤光栅数学模型。对圆周对称轴向均匀型长周期光纤光栅谱特性进行了仿真 ,其结果与实验结果基本吻合 ,表明了简化的数学模型的合理性     

包层泵浦技术在光纤通信中的应用

包层泵浦技术以其独特、高效的特点越来越引起人们的关注，有希望能推动光纤通信新的发展。本文详细介绍了包层泵浦技术在光纤通信中的应用，包括包层泵浦光纤放大器、包层泵浦光纤激光器以及作为光纤拉曼放大器、激光器泵源的大功率掺镱双包层激光器。并且展望了包层泵浦技术中一些关键技术的发展方向。     

镀金属长周期光纤光栅的研究

提出了矢量法分析和数值计算相结合的方法求解复数域超越方程来得出具有金属外包层的光纤的基模，以及包层模的传输常量。对具有复数折射率(金属)外包层的圆柱形波导(光纤)进行了分析。得出了一些规律性的结论，以此为基础分析了金属外包层对长周期光纤光栅的影响，并做了相关的实验验证。     

Large negative dispersion in dual-concentric-core photonic crystal fiber with hybrid cladding structure based on complete leaky mode coupling

Considering the optical stability of solution, the sugar-solution is infused into the outer core ring of dual-concentric-core photonic crystal fiber (DCCPCF). The influences of structure parameters and solution concentration on the phase and loss matching are comprehensively analyzed. By choosing the appropriate outer core mode to completely couple with the inner core fundamental mode, the large negative dispersion PCF around 1.55 μm is designed, which has the dispersion value of − 39,500 ps/km/nm as well as bandwidth of 7.4 nm and effective mode area of 28.3 μm². The designed PCF with hybrid cladding structure can effectively compensate the positive dispersion of conventional single mode fiber, and suppress the system perturbation caused by a series of nonlinear effects. Considering the mode field mismatching between the DCCPCF and the tapered fiber, the calculated connection loss around 1.55 μm is below 3 dB. In addition, the equivalent propagation constants of two leaky modes are deduced from the coupled-mode theory, and the complete mode coupling case can be well predicted by comparing the real and imaginary parts of propagation constants.     

Modal properties of solid-core photonic bandgap fibers

The modal behavior of a 500-μm² mode area photonic bandgap fiber was theoretically and experimentally investigated. First, a full-vector finite element algorithm was used to predict the modal properties. Then, a low-coherence reflectometry technique was employed to measure the chromatic dispersion and evaluate the number of guided modes. A short length of fiber was found to guide only two LP modes with different attenuation coefficients. The measured chromatic dispersion of the fundamental mode was found in close agreement with theoretical value. The large positive dispersion is theoretically explained by the positive waveguide dispersion induced by weak a spectral variation of radial electric field distribution in Bragg fibers.     

刻蚀光纤布拉格反射器特性的理论分析

从理论上研究了波导耦合型刻蚀光纤布拉格反射器的特性。采用正交模式耦合理论描述其中的光栅辅助正反向模式耦合，用非正交模式耦合理论描述输入输出接口的模式激发，给出了分析耦合波导布格瓣反射器的角析表达式，分析表明刻光张布拉格反应器中存在三种布拉格反应，在频谱中表现为六个分立的反射峰，与实验结果相符，其反射率不仅决定事系数，还与其结构参数，尤其是Ａｌ２Ｏ３层的厚度，Ａｌ２Ｏ３层与光纤芯的距离以及匹配层折射