弱双折射光纤布喇格光栅反射偏振对温度响应特性的研究

理论分析了切趾弱双折射光纤布喇格光栅反射偏振相关特性与温度之间的关系.数值模拟了切趾弱双折射光纤光栅的反射谱、偏振相关损耗和差分群时延随波长变化曲线.实验测出了不同温度下反射谱、偏振相关损耗和差分群时延随波长变化曲线.根据实验结果对偏振相关损耗和差分群时延的变化情况作出了分析.反射偏振相关损耗呈现两个峰值,随温度增加两峰漂移程度相同,表明偏振相关损耗无明显差异.差分群时延最大值随温度增加成线性向长波方向漂移,证明了光纤光栅正交模损耗变化的等同性.综合理论分析与实验结果表明:切趾弱双折射光纤布喇格光栅的偏振特性随温度产生明显的变化,其正交模变化呈现等比例特性.     

双面曝光长周期光纤光栅偏振相关损耗

研究了采用高频CO2激光脉冲通过单面和双面曝光制作出的长周期光纤光栅(LPFG)的偏振相关损耗特性。单面曝光制作的长周期光纤光栅由于光纤横截面折射率改变不均匀,对入射光偏振态有较强的依赖性,主要表现为偏振相关损耗较大;为了降低偏振相关损耗,在制作长周期光纤光栅的过程中采用双面曝光的方法,以使其横截面折射率调制受高频CO2激光曝光改变均匀。实验数据显示,高频CO2激光脉冲制作的普通单面曝光长周期光纤光栅最大偏振相关损耗高达1.24 dB,而采用双面曝光的相同谐振峰值长周期光纤光栅的偏振相关损耗则可降至0.42 dB。因此,双面曝光制作的长周期光纤光栅能较好地克服入射光偏振态的不良影响,从而满足对偏振敏感的光纤通信和传感系统的应用要求。     

低偏振相关损耗全息光栅波分复用器的设计

对基于掺杂铌酸锂材料的体光栅波分复用器主要结构和光栅记录参量提出了一种优化设计方法.采用严格耦合波理论,对两种偏振不同入射角和不同记录晶体厚度下的器件关键性能参量,如插入损耗和偏振相关损耗等进行了优化.数值结果证明采用优化设计的晶体厚度和光栅记录时的入射角,在获得相当低的偏振相关损耗的同时,也能够获得较低的插入损耗,实现了综合性能优化的波分复用器设计.实验结果证明用优化设计的参量能有效降低波分复用器件的插入损耗和偏振相关损耗.     

亚波长金属偏振分束光栅设计分析

结合有效介质理论和薄膜光学的抗反射设计方法,设计了基于0.65μm工作波长的亚波长金属偏振分束光栅,给出了光栅的优化设计参数,采用严格耦合波理论分析了光栅的偏振分束特性.结果表明,亚波长金属光栅对TE偏振表现为金属膜特性,具有高反射,对TM偏振表现为介质膜特性,具有高透射,在-30°<θ<30°的大入射角范围和0.47μm<λ<0.80μm的宽入射波谱内,该光栅的透射光和反射光均具有高偏振消光比和低插入损耗的特点. 关键词： 亚波长金属偏振分束光栅 有效介质理论 薄膜光学 严格耦合波理论     

基于光纤光栅的磁场测量新方法

提出了一种基于光纤光栅中法拉第效应和测量偏振相关损耗的直接测量磁场的新方法,给出了理论分析和实验结果.当有外加磁场时,光纤光栅中的法拉第效应使两个圆偏振光的传播常量改变,从而导致光纤光栅的偏振相关损耗的变化.仿真结果表明,外加磁场与偏振相关损耗峰值在一定的测量范围内存在线性关系,测量结果对温度变化不敏感.分析了光栅的参量对测量性能的影响.实验中得到该方案测量磁场的灵敏度为7.8e-6B/Gs,利用现有精度为10-6 dB的光矢量分析仪得到最小可测磁场为2 Gs.实验与理论吻合较好.     

新型长周期光纤光栅的横向负载特性及其偏振相关性研究

发现高频CO2激光脉冲写入的长周期光纤光栅谐振波长的横向负载特性具有较强的负载方向相关性,而损耗峰幅值的横向负载特性的方向相关性较弱.不同圆周方向的横向负载对谐振波长偏振相关性的影响差异较大,但对损耗峰幅值偏振相关性的影响差异较小.利用横向负载引起双折射进而导致光栅的光学主轴旋转的相关理论,合理解释了该长周期光纤光栅独特的横向负载特性及其偏振相关性.     

红外波段高效率低偏振相关损耗光栅的设计

衍射效率高、偏振相关损耗低的衍射光栅是集成波分复用/解复用器件的一种核心元件,在光通信中具有很重要的应用价值。通过利用严格的耦合波理论计算光栅衍射效率的方法,分别编制出了计算TE波和TM波的衍射效率程序。通过改变光栅的面形来进行计算,最终得到了衍射效率高和偏振相关损耗小的光栅面形。     

圆双折射光栅的传输和偏振特性研究及磁场传感应用

从原理上阐述了圆双折射光纤光栅中的传输特性和偏振特性.通过坐标变换,得到圆双折射光栅的琼斯矩阵,并基于此详细分析了磁场大小、传输距离和入射光偏振态对透射光传输特性和偏振特性的影响.结果表明,一定大小的磁致圆双折射将使透射谱产生分裂,透射光偏振态随磁场和波长变化.同时偏振相关损耗和第三斯托克斯参量与外加磁场大小在一定范围...     

基于亚波长光栅的VCSEL偏振控制研究

为了确定亚波长光栅在微电机械系统(MEMS)波长可调谐VCSEL不同位置(上DBR上表面、上DBR下表面以及内腔)中实现TE和TM偏振控制的光栅参数范围以及光栅在哪个位置时实现偏振控制最稳定,通过MATLAB建立MEMS波长可调VCSEL的模型,然后计算光栅在3种位置时上反射镜(包括空气隙和光栅)随光栅参数变化的反射率,以此来确定它们实现TE/TM稳定偏振的光栅参数范围(即高反射范围内的参数)。将各自的高反射所对应反射率减去相同光栅参数范围内TM/TE低反射对应的反射率,通过反射率差值确定光栅在哪种位置时MEMS波长可调谐VCSEL实现偏振是最稳定的。最后得出的结论是光栅在上DBR下表面几乎无法控制TM偏振,而将光栅放置于内腔中,无论是在TE偏振控制上还是TM偏振上都是最稳定的。在实现TE偏振稳定的参数范围内,TE的阈值增益比TM最小少10 cm~(-1);而在实现TM偏振稳定时,在TE偏振稳定的参数范围内,TE的阈值增益比TM最小少5 cm~(-1)。     

部分偏振部分相干光光栅衍射场的偏振特性和角相关研究

为了研究部分偏振部分相干光光栅衍射场的衍射特性.利用部分偏振部分相干光的光束相干-偏振(BCP)矩阵,推导出了部分偏振部分相干光通过任意偏振光栅后,衍射场的偏振度及场中衍射级次角相关的一般解析表达式.以部分偏振的高斯-谢尔模型光束(PGSM)为例,数值分析了偏振光栅TE和TM波的复振幅透过率、入射光束的光学参量对衍射场偏振度和场中各衍射级次的角相关的影响.计算结果表明,部分相干光透过偏振光栅后的其衍射光场是一非均匀、周期变化的部分偏振相干光场;场中对称级次的角相干值对应相等,且随衍射级次序数的增大而缓慢递减至零.     

Spectrally resolved reflectometric measurement of polarization mode dispersion in an optical fiber link with polarization-dependent loss

In an optical fiber link with polarization-dependent loss (PDL), we demonstrate that although the complex polarization mode dispersion vector cannot be fully obtained by the reflectometric measurement, the spectrally resolved differential group delay (DGD) and differential attenuation slope (DAS) can be explicitly determined by such measurements performed simultaneously in the optical frequency domain and the fiber length domain. In principle, this technique can be used to realize the spectrally resolved and spatially resolved measurement of DGD and DAS in an optical fiber link having PDL based on distributed Rayleigh backscattering. We report the experimental result based on the far-end Fresnel reflection to confirm the validity of the proposed method.     

Autocorrelation of the polarization-dependent loss in fiber routes

We study the spectral properties of polarization-dependent loss (PDL) in fiber routes with multiple spans and amplifiers. In these systems, PDL stems from a small number of lumped WDM components interconnected by PDL-free fibers, a configuration that is poorly described by the popular model of distributed PDL. We derive transparent and practical analytical expressions for the autocorrelation functions of the PDL vector and of the square PDL magnitude and show that they are strongly affected by the order of the individual PDL elements.     

存在偏振相关损失条件下偏振模色散的特点

偏振模色散和偏振相关损失的联合作用，会产生不规则的色散现象，这一点不能直接通过琼斯距阵本征分析法的运用进行描述。由此引出了对偏振模色散和偏振相关损失共存条件下的研究。通过对琼斯本征分析法进行修正，来分析存在偏振相关损失条件下偏振模色散的特征距阵，理论分析表明，由于偏振相关损失的影响，即使在忽略差分损耗频率相关性的条件下，偏振模色散的特征距阵也会产生根本性的变化。     

Non-intrusive polarization dependent loss monitoring in fiber-optic transmission systems

A method for non-intrusively monitoring the polarization dependent loss (PDL) of an installed fiber-optic transmission system is proposed using live dense wave division multiplexing (DWDM)-based traffic as the probing signal. The method extracts the statistical parameters of system PDL from the measured partial PDL data. Field measurements of PDL were performed on long-haul DWDM systems deployed in Sprint’s network and the results validated our theoretical model.     

光纤偏振效应导致脉冲展宽的解析模型

在10Gb／s,尤其是40Gb／s以上高速光纤通信系统中,光纤的偏振特性已成为限制系统传输距离的主要因素之一。光纤的偏振效应主要包括偏振模色散和偏振依赖损耗。而脉冲均方根展宽是判断信号传输性能的一个主要物理量。本文讨论了光纤线路偏振模色散与偏振相关损耗的相互作用及对信号脉宽的影响。给出了线路偏振模色散矢量和偏振相关损耗矢量之间的关系式,并基于严格的数学方法,导出了在光纤偏振模色散和偏振相关损耗共同作用下的信号均方根脉宽变化的解析形式,同时考虑了光纤色散,啁啾等。该模型可用于分析高阶偏振模色散和偏振相关损耗,任意线性光纤通信系统脉冲展宽分析。     

A model to characterize the effect of cross phase modulation on polarization in an optical fiber transmission system

This paper presents a model that described the process of inter-influence between cross phase modulation (XPM) and polarization effects such as polarization mode dispersion (PMD) and polarization dependant loss (PDL) in an optical fiber communication system. Previous papers have discussed PMD-PDL and PMD-XPM effects in separate models, but in this work we developed a model that is capable of characterizing and evaluating PMD, PDL and XPM simultaneously. From the model, we found that PMD and PDL can be affected by XPM. The presence of XPM changed the vector directions of PMD and PDL in Stokes space.     

直接检测光OFDM系统中的偏振相关损耗研究

对于高速光传输,直接检测的光正交频分复用系统（direct detection optical orthogonal frequency division multiplexing, DDO-OFDM）中的偏振相关损耗（polarization dependent loss, PDL）与偏振模色散相互作用,对系统传输带来较大影响。对DDO-OFDM系统中PDL与一阶PMD作用机理和数学模型进行了分析,并通过数字仿真加以验证。结果表明:在PDL与PMD联合作用下,对OFDM信号幅度及相位均产生影响,通过发送导频序列可有效实现信号均衡;由于输出偏振态随频率产生旋转,PMD效应一定程度上缓解PDL所致系统损伤,差分群时延为50 ps条件下,以10 Gb/s的速率在单模光纤传输480 km,DDO-OFDM系统Q值提高约0.8 dB。     

Combined effect of PMD and PDL on four-wave-mixing-induced crosstalk in WDM system

We derive an explicit autocorrelation function (ACF) formula of state of polarization for a fiber transmission system with polarization mode dispersion (PMD) and polarization dependent loss (PDL), which is found to agree well with Monte Carlo simulation. Then we use the new ACF to investigate the combined effect of PMD and PDL on the polarization multiplexed scheme. We find the performance of the polarization multiplexed scheme can be deteriorated more severely than the case without PDL.     

SOI材料非对称脊型波导结构PDL标准样品研究

通过制备非对称结构SOI脊型波导,设计并优化得到一个偏振相关损耗标准样品,通过与标准单模光纤耦合封装,实现了偏振相关损耗测试仪表的快速校准。该器件偏振相关损耗值为0.58dB,测量重复性相对标准差为0.02,测量不确定度为0.2dB。