单模及多模光纤折射率分布测量方法研究

通过对几种单模及多模光纤折射率分布测量方法的分析研究，得到单模光纤与多模光纤折射率分布测量方法的根本区别。由于单模光纤芯径比较小，因而只能用波动理论分析其传输机理，其中的远场法和近场法测量都是基于标量亥姆霍兹波动方程，即以单模光纤的基本传输理论进行测量；而多模光纤由于其芯径比较大，故而用射线理论分析其传输原理较为合理。多模光纤的折射近场法和近场扫描法均是以纤芯半径处数值孔径不同，对应的折射模和传导模不同为依据来进行测量的。     

多根平行光纤的功率转移特性分析

基于模式耦合理论，研究了呈一字型排列的多根平行单模光纤间的功率转移，分析了光纤间距对耦合系数和功率转移的影响，给出了三根平行单模光纤耦合方程的解，针对不同的初始条件进行了比较分析.数值计算表明，呈一字型排列的多根平行单模光纤间的功率成一定周期转移.     

全光纤光外差检测技术的研究

本文介绍了由普通单模光纤构成的全光纤光外差检测系统的基本原理和实验研究结果。在该系统中采用了自行研制设计的实现全光纤化的两个关键光纤元件：普通单模光纤频率偏移器和普通单模光纤偏振控制器，介绍了此两光纤元件的基本工作原理和设计方法。文章还给出了实际的全光纤外差检测系统，元器件的选用及实现光外差检测空间条件的光路调节方法。     

扩芯光纤原理及其在光器件耦合中的应用

介绍了两种可以增大单模光纤模场直径并出射准直平行光束的扩芯光纤(ECF)的原理和制作方法。分析了单模光纤熔接渐变折射率多模光纤法通过改变渐变折射率多模光纤的长度和自聚焦参量实现模场扩大缩小的原理,制作的扩芯光纤模场直径扩大到16．6μm,出射光束平行效果较好,轴向耦合容限比单模光纤扩大了近6倍。加热扩芯光纤则是通过控制加热温度和加热时间直接使单模光纤掺杂物质发生扩散,从而实现扩束和光束准直,模场直径达到15．4μm,横向、轴向耦合容限都比单模光纤有很大提高。因此扩芯光纤可以简化单模光纤的耦合对准过程,用来制作新型的单模光纤或掺铒光纤连接器,也可以用于其它光器件中与单模光纤的准直。     

缺陷层空心单模Bragg光纤的色散特性

针对空心单模Bragg光纤在1.55μm附近表现出非常大的正色散,研究了包层缺陷层对空心单模Bragg光纤色散的调节作用。利用光学软件FDTD Solutions对缺陷层空心单模Bragg光纤的模式耦合特性进行分析;对比分析普通空心单模Bragg光纤和缺陷层空心单模Bragg光纤的色散曲线;讨论了包层缺陷层结构参数对空心单模Bragg光纤的色散调节作用。     

单模光纤连接损耗研究

本文从单模光纤高斯模场解析分析法入手,推出了单模光纤归一化频率与高斯模场直径的解析表达式,此后,导出了单模光纤连接中同时存在横向偏移,轴线倾斜,端面间隙,以及光纤直径不匹配时的连接损耗更加完整而普通的计算公式,从而为单模光纤连接器及单模光纤熔接机对准系统的设计提供了依据。     

大功率激光单模光纤远距离传输的注入光纤光功率限值分析

对于大功率激光单模光纤远距离传输, 采用传统的受激拉曼散射(SRS)阈值作为注入光纤激光功率值取值过大。本文对单模光纤远距离传输过程中泵浦光和拉曼斯托克斯光(Stokes)光功率随注入光纤激光功率的变化进行仿真与理论分析。根据光纤中SRS产生的机理, 提出以拉曼Stokes光在单模光纤中传输的光功率变化曲线曲率极大值点对应的注入激光功率为限值, 对注入单模光纤光功率限值随着光纤长度变化进行仿真, 通过曲线拟合得出注入单模光纤激光功率限值公式, 并搭建实验系统进行验证。结果表明, 提出的注入单模光纤激光功率限值适用于大功率激光远距离单模光纤传输。     

高功率单模Er3+∶Yb3+共掺双包层光纤激光器

给出了单模输出的铒镱共掺双包层光纤激光器（EY-DCFL）的数值分析及最新实验结果.基于速率方程及功率传输方程，对单模EY-DCFL进行数值分析，从理论上对其性能进行优化.然后，在相同条件下进行了EY-DCFL的实验研究.描述了输出激光功率随入纤泵浦功率和光纤长度的变化以及输出激光波长随光纤长度的变化.在光纤长度为6.3 m时，获得了波长为1566 nm、最大功率为2.2 W 的单模激光输出，整体光－光转换效率22％，这是目前国内用该类光纤获得的最高单模输出功率.     

基于空气孔填充的光子晶体光纤与普通单模光纤低损耗耦合研究

提出一种基于空气孔填充的光子晶体光纤与普通单模光纤低损耗耦合方法,并通过光束传播法数值仿真的方式研究了填充物折射率以及填充长度等参数对耦合损耗的影响。结果表明,选择合适的填充参数可以大幅度降低光子晶体光纤与普通单模光纤间的耦合损耗,从而实现光子晶体光纤与普通单模光纤间的低损耗耦合。该方法可适用于多种光子晶体光纤与普通单模光纤之间的低损耗耦合,在光子晶体光纤与普通单模光纤的模场严重失配的情况下,该方法的优势更为明显。     

望远镜干涉阵中光程调制的研究

提出了在单模光纤联接的望远镜干涉阵中通过拉伸红外单模光纤实现光程调制的方法。简要分析了该方法的机理及存在的问题，如偏振效应，色散等，用少模光纤和单模光纤分别代替马赫－陈德尔（Ｍａｃｈ－Ｚｅｈｎｄｅｒ）干涉仪的两个臂，并且其中一臂的光纤缠在直径为６ｃｍ的ＰＺＴ圆柱上，给ＰＺＴ圆柱施加三角皮电压后，首次得到干涉条纹，并证明了方法的可行性。     

保偏光纤精确定位方法的研究

本文简要回顾了现有的保偏光纤方位角定位方法,在实用性较强的POL法基础上,提出了POLM方法.用熊猫光纤实测表明它可提高定位精度到1°以内,并显著增强测量稳定性与调整容差,从而显示出极强的实用性.     

光纤偏振态模式分布的干涉测量方法

研究一种高精度单模光纤偏振态模式耦合干涉测量方法，运用短相干长度光源，克服了传统的强度型测量光纤及光纤无源器件方法的缺点，该系统不仅可使测量精度达到－８０ｄＢ，且可以精确地测量耦合点位置，位置分辨率小于１０ｍｍ，并给出对Ｌｙｏｔ型光纤去偏器的测量结果。     

单模光纤系统激光偏振传输特性的研究

本文运用激光偏振性矢量传输理论,分析了在单模光纤传输系统中激光偏振性的传输特性.得出了激光偏振状态与单模光纤的双折射、传输系数和拍长的关系.     

干涉测距仪中光纤的特性分析

提出一种由定位干涉仪和测量干涉仪组成的光纤干涉绝对距离测量方法 ,将对光程的定位过程和对距离的测量过程分别进行 ,实现对大距离的高精度绝对测量 ,同时在测量系统中引入光纤和光纤干涉仪 ,以改善系统结构和性能。详细分析了光纤损耗特性、色散特性和偏振特性对测量系统的影响 ,并特别给出了有关色散特性影响的量化分析结果。分析表明色散特性对于系统的测量范围有较大的影响     

保偏光纤在线定轴技术研究

研究了熊猫型保偏光纤在带涂覆层时的POL（polarization observation by lens-effect-tracing method）特性,说明用于去涂覆裸光纤的POL定轴技术同样适用于带涂覆情况,而且可达到相同的定轴精度.建立了一个初步的实验系统对熊猫型保偏光纤的在线定轴技术进行了系统的研究,采用曲线拟合和相关技术大大减小了各种定轴误差.在此系统上已可达到优于2°的定轴精度.     

全光纤量子保密通信中的偏振控制

介绍了在全光纤量子保密通信系统的量子信道中利用可转动光纤圈型偏振控制器实现对光纤偏振态的测量和调整.实验证明该方法能有效控制光纤中的偏振态.     

Interference method of measuring the extinction coefficient of birefringent optical fibers

The extinction coefficient of a birefringent optical fiber (the ratio between the radiation power output of the polarization mode and the radiation power transferred from this mode to another one) characterizes the capability of a birefringent fiber to retain the polarization state of the radiation. In relatively short birefringent fibers (1–100 m), the extinction coefficient may reach 10⁴–10⁶. Such high values of the extinction coefficient are difficult to measure by standard techniques (excitation of one polarization mode by an incoherent source with subsequent recording of the light intensity at the output of the analyzer). An interference method of measuring the extinction coefficient of birefringent fibers is suggested. It is based on using a coherent source and measuring interference oscillations caused by an additional phase modulation at the input of the fiber. This method does not require precise polarization matching between the laser source and fiber and considerably loosens requirements for the polarizer-analyzer extinction and resolution of the photodetector. As a result, using simple standard components (semiconductor laser, film polarizer, and photodetector), one can measure extinction coefficient as high as 10⁶. The suggested interference method of measuring the extinction coefficient of birefringent fibers receives a theoretical analysis, and experimental data obtained for 2- to 1000-m-long fibers are presented.     

一种基于图像处理保偏双尾纤装配精度的检测方法

双尾纤相对位置的装配精度直接影响保偏双光纤准直器的保偏性能。研究和分析了双尾纤的装配精度对保偏准直器保偏性能的影响,并指出双尾纤端面"猫眼"的垂直度是主要影响因素。提出了一种保偏双尾纤装配精度的检测方法,检测系统主要由CCD摄像机、显微镜、图像采集卡和VC开发的检测处理软件等构成。还对系统中保偏双尾纤端面图像获取及图像预处理、检测光心"猫眼"坐标位置所采用的算法及"猫眼"垂直度的检测模型进行阐述,该系统检测精度优于0.5°。     

Ultralow-birefringence measurement in optical fibers by the twist method

We describe a simple method for measuring ultralow birefringence in optical fibers. It allows one to measure birefringence in the range of 4x10(-6) 1.25x10(-8) , which corresponds to the 0.2580-m range of the polarization beat length at the wavelength of 1 microm . A fiber section of a length shorter than the polarization beat length can be used for measurement. The measuring procedure involves measurement of the light intensity only and does not require an analysis of the light-polarization state. Experimental results for an optical fiber with a beat length of 1.9m are presented.     

石英玻璃非线性极化条件研究

实验研究表明：石英玻璃的非线性热极化在很大程度上取决于极化的温度和静电场（或直流电场），并有一温度阈值。对于光纤非线性极化的激光预处理，对应的是一个平均功率来度阈值。对两者作了适当的分析和比较。