具有高阶耦合色散系数三芯光纤耦合器非线性光开关特性的研究

利用两种方法研究了高速光脉冲在具有交叉相位调制的等边三角形排列结构的非线性三芯光纤耦合器中传输和开关特性.首先利用变分原理得到三纤芯中传输转移系数随距离变化的方程,然后利用分裂步长傅里叶方法求得了光脉冲的数值解.变分法和数值模拟的结果表明：当一阶模间色散系数较小时,光脉冲仍能在三芯之间周期性耦合传输,并且表现出良好的开关特性,但是随着一阶模间色散系数的增大,脉冲耦合传输的周期性和陡峭的开关特性都遭到破坏,光脉冲在传输中发生分裂;二阶耦合色散系数和初始啁啾都能使光脉冲传输时的耦合长度变短、光脉冲在三纤芯之间 关键词： 三芯光纤耦合器 模间色散系数 耦合长度 开关阈值功率     

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.     

太赫兹双芯光子带隙光纤定向耦合器

提出了一种低损耗、宽频段太赫兹双芯光子带隙光纤定向耦合器,光纤的包层由亚波长尺度呈三角晶格排列的空气孔组成, 两个纤芯分别由去掉7个空气孔构成.利用全矢量有限元法对光纤的色散、耦合特性以及损耗特性进行了理论分析. 研究表明,这种耦合器的损耗系数小于0.021 cm^-1,更重要的是可以实现0.14 THz范围内的宽频定向耦合. 这种定向耦合器在太赫兹通信系统中滤波、波分复用、偏振分离和开关等技术中有潜在的应用价值.     

时分复用倍乘光脉冲重复率的新型光纤耦合器环状连接法分析

提出并详细分析了一种基于时分复用技术倍乘光脉冲重复率的方法：在２×２光纤耦合器的一个输入口与一个输出口间，接入时延为脉冲列半周期奇数倍的一段光纤使之形成环状连接循环耦合，而在另一输出口获得光脉冲。详细分析了该系统中光纤耦合器耦合比、插入损耗、时延光纤长度的要求，偏差的影响及其调节法，给出了理论公式、结果的计算机模拟与实验介绍；与经典的马赫陈德尔干涉仪接法及近年提出的Ｓａｇｎａｃ环接法进行了比较。该方法特别适用于对窄脉冲列进行串接复用实现重复率的多次倍乘，从而得到数千兆赫至上百千兆赫的高重复率光脉冲     

高性能三端口全光纤开关

提出采用２×２和３×３单模光纤耦合器组合成的马赫－陈德尔干涉仪来制作全光纤开关。解决了在连续熔融拉伸两个耦合器组成马赫－陈德尔干涉仪的过程中，由于干涉的作用而无法监视光功率来控制第二个耦合器的分束比的问题。并且由于是连续熔融拉伸，保证了两条单模光纤干涉臂长度的一致，从而提高了单模光纤马赫－陈德尔干涉仪的性能，使得用其做成的三端口压电陶瓷电控全光纤开关具有宽频带的特性，其最小交调达到３０ｄＢ，附加损耗为０．２３ｄＢ。     

三芯光纤耦合器的开关和传输特性研究

利用耦合非线性薛定谔方程组(CNLSEs),研究了超短孤子脉冲在非线性三芯光纤耦合器中的传输和开关特性。分析了正常色散和反常色散对于开关特性的影响。通过调整非线性参数能够优化开关特性,降低了开关阈值功率和提高了能量转移效率。采用分步傅里叶法(SSFM)的仿真,数值模拟了在正常色散区和反常色散区的不同开关特性,以及当非线性参数从1.5增大到2.5时开关性能的变化。研究表明:在反常色散区中,耦合器具有明显的开关特性。在三芯耦合器中,当三根光纤的非线性参数同时增加时,阈值功率由Po12显著降低至Po4.12,能量转移效率由40%显著提升至65%。     

双芯太赫兹光纤定向耦合器

提出了一种双芯太赫兹光纤定向耦合器,两介质圆柱分别悬挂于两环形介质层的内部,形成光纤的两个纤芯,通过调节结构参数可使两偏振模耦合长度相等,从而实现了耦合长度与偏振无关的特性。耦合器件长度可为光纤模式耦合长度的1/2,器件长度较短,这降低了模式传输损耗。采用有限元法对耦合器进行了数值分析研究,结果表明:耦合器的长度为0.535 cm,x和y偏振模的传输损耗分别为0.23 dB和0.19 dB;在保证两偏振模的耦合长度差小于1%的前提下,其带宽可达到220 GHz。     

光纤直接耦合微加工型1×2光开关

设计研制了一种新型小体积,低成本的1×2光纤直接耦合微加工型光开关.该器件使用电磁微线圈驱动一封装在微加工柔性框架上的活动光纤,使其对准另两根固定光纤,实现光路转换.驱动电压为5 V,开关时间小于2 ms,插入损耗达到0.9~1.1 dB.器件构造工艺采用了CNC雕刻技术和EDM技术.本文剖析了器件损耗,用有限元软件ANSYS分析了器件的磁场和弹簧受力而优化结构设计,并报告了器件性能测试.     

掺铒光纤非线性耦合器的实验研究

提出一种耦合参量可用光调控的掺铒光纤非线性耦合器.用熔融拉锥法熔合两根掺铒光纤,拉制成工作波长为155nm的3dB掺铒光纤耦合器.通过调变输入耦合器一臂的980nm泵浦光功率,可以改变两臂的传播常量差,从而改变耦合器两臂信号光的相对输出功率.通过测量输入泵浦光功率和两臂信号光输出功率,得到直通臂耦合比依赖于泵浦光功率的实验曲线.实验研究表明,当泵浦光功率从0 mW变化至20 mW时,耦合比的变化可达到40％.与理论模拟的结果一致.     

太赫兹双空芯光纤定向耦合器

设计了一种低损耗太赫兹双芯光子带隙光纤定向耦合器.采用全矢量有限元法对光纤的耦合特性、损耗和色散进行了理论分析.结果表明,这种光纤定向耦合器在1.55-1.80 THz范围内耦合长度小于1.8 cm,能够实现0.07THz范围内窄带耦合,且其损耗系数低于0.02 cm-1.这种耦合器将在太赫兹窄带滤波、波分复用、开关和偏振分离等技术中有潜在应用价值.     

光纤／波导器件／光纤系统的损耗分析

测试分析光纤／波导器件／光纤系统的损耗，并介绍几种减小端面耦合损耗的对准方法。     

非线性物理简介:8.光学孤子及其在光纤通讯中的应用

本文介绍了光学孤子的形成、特性及其在光纤通讯中的应用．     

光脉冲在半导体中非线性传输特性的时域和频域分析

本文从理论上研究了半导体非共振透明区光脉冲非线性传输的时域和频域行为,并对应用自由载流子非线性折射效应来构造非线性方向耦合器的可能性进行了分析。     

光纤孤子通信

本文简述光纤孤子的基本概念、光纤孤子传输理论以及光纤孤子在光纤传输过程中存在的若干问题和解决的办法。最后介绍有代表性的光纤孤子通信试验系统。     

微结构光纤传感器设计的新进展

根据导光机理、微孔分布、介质载入、纤芯数量及对称性等因素,对微结构光纤进行了具体分类。在此基础上,阐述了微结构光纤传感器的结构设计方法。对近年来国内外(包括作者设计)的典型微结构光纤传感器和微结构光纤光栅传感器进行了详细介绍和综合评述,对基于微结构光纤及微结构光纤光栅的新型传感器的发展进行了展望。     

宽频带光纤耦合器的近似模型和实验验证

本文用理论分析证明了将单模光纤耦合器的腰部熔锥区域简化成等效平行波导的近似模型必须作弱导近似和弱耦合近似,并在实践上用弱熔锥工艺制成了宽频带单模光纤耦合器,对该器件有关参量和尺寸的测量及计算,表明具有哑铃形腰部横截面结构的宽频带熔锥型耦合器的组合波导满足弱导近似和近似条件,用等效平行波导的近似模型计算耦合器转换功率随波长变化的曲线,不仅宽频带特性的理论曲线与实验符合得好,而且耦合器的耦合特性对二光纤芯径比及熔锥长度变化十分灵敏,这也是与实验相符。     

光纤在光学设计性实验中的应用

本以几个典型实验为例,简述了光纤在光学设计性实验中的应用,改革了光学设计性实验内容陈旧、题目少的现状,使一些原来在一般实验室条件下无法观测到的光学现象能够很容易地观察和定量测量。从而加深了学生对光的本质及规律的认识和理解,并可使学生对光纤有所了解。     

色散补偿技术中超短光脉冲传输特性的研究

本文用变分法对色散补偿技术中超短脉冲的传输特性进行了理论和数值分析.首先给出了描述超短脉冲传输特性的耦合微分方程组,然后对其进行数值求解.计算中考虑了光纤非线性系数的差异,首次引入平均非线性系数参量.分析表明,要想达到最佳的传输性能,不同的色散补偿方案,对超短脉冲的入纤能量将有不同的要求.最后给出超短脉冲最佳的入纤能量与其脉宽、色散参量比、光纤长度,以及平均色散参量间的关系图.     

基于非线性定向耦合器的光二进制逻辑器件

本文提出了一种新的非双稳态光学逻辑器件,它由一个双端输入的非线性光波导耦合器产生相应的输入输出波形,再经过多级单端输入的非线性耦合器进行波形限幅和整形,以获得阶跃开关特性.通过理论计算说明适当选择输入条件,这种器件可以实现所有六种基本的二进制逻辑运算功能:与、或、与非、与或、异或和同或.     

APPROACH FOR THE STUDY OF SOLITON IN OPTICAL FIBER

In the anomalous group velocity dispersion regime, under the influence of optical Kerr nonlinearity, the monomode optical fiber supports stable propagation of an initial soliton pulse. In this paper, we present a singular perturbation approach for the study of various perturbations acting on this initial soliton pulse, In contrast with the previous perturbation theory for this subject, this approach gets rid of dependence on any tool of the sophisticated inverse scattering transform.