熔锥型光纤耦合器拉制过程的仿真和实验研究

基于熔锥型光纤耦合器在拉锥过程中光纤锥形的渐变特性和光纤之间熔融度的变化特点,构建了光纤耦合器在拉制过程中波导结构的变化模型.利用光束传播法对耦合器的拉制过程进行数值模拟,得到耦合器输出光功率随拉伸长度的变化规律以及耦合器的能量分布图.理论模拟和实验结果表明,光纤间熔融度与制作耦合器时的氢气流量及拉伸速度有关,氢气流量大,拉伸速度小,熔融度就大;光纤之间的耦合作用与拉伸长度及熔融度有关,拉伸长度增加或熔融度增大,都会使光纤间的耦合更加显著;拉伸长度不大时,锥形区的耦合可以忽略;随着拉伸长度的增加,光纤变细,耦合作用逐渐增强,锥形区的耦合现象越明显,同时光场也逐渐由纤芯向外发散,产生附加损耗.     

熔锥型微纳光纤耦合器的理论与实验研究

针对熔融拉锥系统制得的熔锥型微纳光纤耦合器,选择适当的连续函数描述其光场分布,采用归一化的三角分布和矩形分布的加权叠加,以及高斯分布和三角分布的加权叠加实现了模场沿耦合器区域的连续变化;利用局部模式耦合理论推导出腰区及腰区附近锥形区的耦合系数计算公式,并得到微纳光纤耦合器输出光功率随拉伸长度的变化曲线.计算结果表明,随着拉伸长度的增加,光能量在两臂中来回交替耦合的程度变小并且呈现包络样,直至腰区耦合功能消失.通过实时监测拉制微纳光纤耦合器的输出光功率,得到火焰扫描宽度以及氢气流量对双纤失去耦合效应拉伸长度的影响:火焰扫描宽度(均匀腰区)越宽,拉伸长度临界值越大;氢气流量(熔融度)越大,拉伸长度临界值越小.实验结果显示,当光纤耦合器腰区直径达到1.6μm时,耦合功能消失,两输出端口光功率相同且恒定,微纳光纤耦合器具备稳定的光学传输特性.     

基于光纤过耦合器结构的温度应变传感器

从微纳光纤耦合的角度,采用单模光纤2×2耦合的方式,利用光纤过耦合设计出一种光纤传感器.通过改变光纤耦合器的拉锥参数使其达到过耦合状态,此时光纤自身的过耦合结构受环境影响导致光波长会对外界的温度和应变变化有较高的响应度,以此来实现对温度和应变的测量.实验中分别拉锥了过耦合长度为22000μm和22500μm的光纤过耦合...     

非对称熔锥法制作光纤光栅辅助耦合器型上下话路滤波器

通过在失配光纤消逝场间的耦合作用中引入光栅调制扰动效应，推导出用于解释光栅辅助耦合器响应特征的耦合模方程，在此基础上全面分析了两光纤间的失配度对上下话路滤波性能的影响.采用非对称熔融预拉锥工艺，调整光纤的结构参数，制成了性能良好的光栅辅助耦合器，实验测试结果与理论计算符合得很好. 关键词： 光纤光栅 光纤耦合器 上下话路滤波器 熔融预拉锥     

基于少模光纤的全光纤熔融模式选择耦合器的设计及实验研究

提出了三种基于少模光纤的全光纤熔融模式选择耦合器. 根据模式匹配原理采用单模光纤与少模光纤熔融连接方式, 运用耦合模理论及光束传播法模拟分析了模式选择耦合器的结构参数对模式选择及耦合特性的影响, 实现了单模光纤中基模到少模光纤中不同阶模式的转换, 以满足不同的应用需求. 实验上以2× 2熔融光纤耦合器为例, 采用对称和非对称熔融拉锥方式, 分别实现了从基模到LP₁₁, LP₂₁模式的转换. 实验结果表明所得到的LP₁₁, LP₂₁模式在1530–1560 nm的波长带宽范围内均有较高的模式纯净度, 且模式耦合效率高于80%, 与理论模拟结果基本一致.     

平面光波导型单纤三向器的研究

利用光束传输法,分析设计了一种只由两个定向耦合器构成、能直接与单模光纤相耦合、易于集成的平面光波导（Planar Lightwave Circuit,PLC）型1.31/1.49/1.55 μm单纤三向器.该器件的输入输出弯曲波导和耦合区平行波导均采用光束传输法进行优化设计,并对器件的折射率进行了容差分析,获得了当两个定向耦合器的耦合长度分别为6 578 μm、3953 μm时,器件对各波长的隔离度均在47 dB以上,且插入损耗小于0.05 dB.     

熔锥型光纤耦合器宽带特性研究

报道了在常规熔锥型单模光纤定向耦合器工艺基础上，以氢氟酸腐蚀法，将两光纤耦合区直径腐蚀成适当比例，用水平直接熔融拉锥系统，将耦合区域拉制成非对称臂组合波导，从而获得了具有宽频带特性、且尺寸较小的单模光纤定向耦合器，实验结果说明：通过控制耦合区长度，可以使耦合器耦合功率在某个特定波长附近、预定小于１００％分束比上具有相当平坦（宽带）特性；从而，通过控制组合波导的不同直径比，可望得到不同分束比宽带耦合     

用两段式波导模型研究3dB宽带光纤耦合器

报道了用两段式组合波导模型分析研究３ｄＢ宽频带熔锥型单模光纤耦合器。根据文献［１］用两根阶跃型单模光纤，使其中一根光纤的熔锥区腐蚀变细，熔融拉锥成两段式的准双锥体组合波导，分别用变分理论和传统的耦合波理论分析横截面近似不变的腰部区域和横截面随从向距离变化的梯度区域内的耦合行为，耦合器的耦合功率是这两段区域耦合功率的叠加。从而得到了耦合器中任意点的耦合功率表达式。用光纤参数和适当的组合波导横截面尺寸     

基于组合透镜与渐变折射率光纤改进激光器耦合效率的新方法

提出一种利用组合透镜系统与渐变折射率光纤相结合改进激光 器管芯到单模尾纤耦合性能的新方法. 这种方法首先利用组合透镜系统对具有像 散的激光器输出光束进行整形, 然后采用渐变折射率光纤对整形后的光束进行聚焦处理, 并将处理后的的光束耦合进入普通单模光纤. 利用Jones矩阵理论分析表明, 采用这种方法可以得到86%的功率耦合效率, 1 dB插入损耗对应的渐变折射率光纤长度、 横向偏移和倾斜角容差分别为60 μm, 30 μm和2.4°, 且结构简单, 便于操作, 特别适合于大功率激射的激光模块到单模光纤的耦合. 对于提高激光器输出功率, 改善光束质量具有重要意义.     

利用改进的熔融拉锥法制备单模光纤波分复用器

研究了熔融拉锥光纤型波分复用器制备过程中各相关参量对其最小信道间隔的影响。并根据理论模拟的结论设计了新型的熔融拉锥装置,其中加热装置为有较长均匀加热区域的条形加热炉,使熔融拉锥光纤型波分复用器的耦合长度显著加长,改善了传统拉锥方法对这一类型波分复用器可达到的最小信道间隔的限制,得到了初步实验结果,最小信道间隔达到3.01 nm。     

A Novel Acoustic Emission Fiber Optic Sensor Based on a Single Mode Optical Fiber Coupler

Ａｓｗｅｋｎｏｗ ,ａｓｉｎｇｌｅｍｏｄｅｆｉｂｅｒｃｏｕｐｌｅｒｉｓａｓｉｍｐｌｅｂｕｔｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｄｅｖｉｃｅ ,ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｕｓｅｄｉｎｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｎｄｓｅｎｓｏｒｓ.Ｕｓｉｎｇｓｉｎｇｌｅｍｏｄｅｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｄｅｖｉｃｅｓ,ｗｅｃａｎｆａｂｒｉｃａｔｅｓｅｖｅｒａｌａｃｏｕｓｔｉｃ ｏｐｔｉｃｄｅｖｉｃｅｓ ,ｓｕｃｈａｓｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｈｉｆｔｅｒｓ ,ｍｏｄｕｌａｔｏｒｓａｎｄｔｕｎａｂｌｅｆｉｌｔｅｒｓ .Ｓｅｖｅｒａｌ…     

全光纤型微环谐振器的研制

环形谐振器因体积小、功能强、结构简洁等优点长期以来一直在光无源、有源器件的设计和制作中发挥着重要的作用。对光纤的弯曲损耗特性进行了深入分析,指出只有采用微细光纤才能降低全光纤法所制作的环形谐振器的尺寸,加宽器件的自由光谱范围(FSR)获得更好的精细度和品质因子。然后,在改进熔融拉锥技术的同时,保持慢变、绝热条件拉制出在80 mm长度范围内具有良好均匀性、半径为5μm的高质量微细光纤,在此基础上采用自缠绕法研制出半径仅为500μm,谐振效果明显加强的全光纤型微环谐振器,从而很好地解决了集成型微环谐振器较高的弯曲损耗和连接损耗问题。     

High efficiency fiber coupling to silicon sandwiched slot waveguides

The design of a fiber coupler for high efficiency light coupling to silicon sandwiched slot waveguides is reported. The proposed fiber coupler is based on the inverted taper approach. Parameters have been optimized to maximize coupling efficiency for λ = 1550 nm and TM polarization. Maximum coupling efficiencies of 93% for a inverted taper length of 150 μm and a inverted taper tip width of 40 nm have been obtained by means of the overlap integral and 3D beam propagation method (BPM) simulations.     

一种定向耦合器型高聚物光开关设计

本文提出了一种基于定向耦合器型的高分子聚合物波导光开关设计,其突出特点是极低的波长相关性和耦合区几何尺寸敏感度,可采用橡胶成型工艺(Rubber Molding Process)实现高聚物波导在硅基底上的快速转印成型.利用BPM方法进行了器件的波导结构设计及性能模拟,插入损耗为0.4-0.6 dB,串扰<-32 dB,偏振相关损耗约为0.08 dB,电光系数r33＝14 pm/V时,器件的开关电压为42 V.     

用于光纤传像束的折-衍混合光学耦接器研究

在光学耦接器设计中引入衍射面,根据衍射光学元件的三级像差理论,分析了衍射面初始结构参量的求解规律,通过理论计算和ZEMAX光学软件的优化,给出工作波长0.4~0.7 μm,焦距27.5 mm,光学长度为64 mm,采用一个衍射面的耦接器设计实例.该耦接器适用于单丝直径16 μm,截面直径为6 mm的光纤传像束.对设计结果的分析表明,折-衍混合耦接器不仅在光学性能方面优于传统的光学耦接器,而且在尺寸和重量上有非常显著的减少.     

Design of short length and C+L-band mismatched optical coupler with waveguide weighted by the Blackman function

A mismatched optical coupler with waveguide weighted by the Blackman function is numerically investigated in the demand of short length, C+L-band, and low crosstalk. Utilizing the full factorial design, the structure parameters of coupling waveguide are obtained by beam propagation method. In the condition of crosstalk of −35 dB, the mismatched optical coupler with proper selected waveguide structure parameters is found to have a coupling length of 3.60 mm in the transmission wavelength ranges of C+L-band (1.53-1.61 μm). Obviously, the selection and design of waveguide structure are very important to satisfy the qualities of a mismatched optical coupler for the demand of short length, broad bandwidth, and low crosstalk.     

一种硅基SiO2波导耦合器的设计与分析

波导耦合器是组成光纤传感系统和光纤通信系统光收发组件及模块的重要元器件,是实现光收发模块一体化光电集成的基础。给出了一种用光纤陀螺系统的X型四端口波导耦合器的工作原理,采用有效折射率法和BPM(Beam propagation method)法建立了耦合器的数学模型,计算并分析了耦合器尺寸在尽可能小的情况下和在满足单模传输的条件下耦合器的耦合系数、有效耦合长度、分光比以及回波损耗等参数之间的关系,并对其关键技术进行了系统的研究。仿真结果表明,所设计的波导耦合器在低损耗情况下分光比可达到50%∶50%,耦合器全长为33.5mm,输入输出波导间距为410μm,芯层截面积为6μm×6μm。     

2×2熔锥型单模光纤耦合器的模型

选择适当的连续函数描述了熔锥型耦合器熔锥形状的渐变特性及其相互位置关系,然后分别应用局部模式理论和变分法分析了横截面沿纵向变化的锥形区域和横截面近似不变的耦合区域内的耦合行为,得出了耦合器中任一横截面处的耦合系数和耦合功率表达式计算表明,熔锥型耦合器的总功率耦合主要发生在耦合区域,在两锥形区域,对于纤芯归一化频率小于1.08的部分,也发生了相当程度的耦合为了使耦合器的理论模型更接近于实际物理情况,锥形区域的耦合作用也是不容忽略的,从而得到了一个更精细的熔锥型光纤耦合器的模型.