光纤陀螺用小尺寸高温度稳定性保偏光纤耦合器的研制

在熔融拉锥法制备保偏光纤耦合器工艺基础上,对小尺寸、高温度稳定性保偏光纤耦合器的研制工艺进行了研究.采用小火焰设计有效缩短了耦合器的封装尺寸,保偏光纤耦合器几何尺寸达到Φ3 mm×30 mm.通过不同封装工艺的实验,实现了具有高温度稳定特性的保偏光纤耦合器,器件在全温变化范围(－40℃～60℃)内分光比变化量小于2%,串音变化量小于3 dB.     

起偏角对保偏光纤中光波偏振度的影响

实际应用中,入射到保偏光纤的光波通常是准单色光。当入射光的偏振方向与保偏光纤本征轴未对准时,光波在保偏光纤中传播时的偏振度会发生变化。利用部分相干理论分析了准单色偏振光和部分偏振光在保偏光纤中传播时偏振度随起偏角和传播距离的变化情况。实验研究了部分偏振光的偏振度随起偏角变化的规律。研究结果表明:传播距离在厘米量级内时,偏振度随传播距离的变化较明显,对于一般的长距离传输而言,传播距离对偏振度的影响可以忽略;与传播距离相比,起偏角对偏振度的影响较大,为了使偏振度的相对变化量小于0.01%,起偏角必须控制在0.405°以内。     

热极化保偏光纤构成的全光纤电光强度调制器

利用热极化熊猫保偏光纤器件和保偏光纤耦合器,构成Mach-Zehnder干涉仪结构,实验验证了一种新型的全光纤电光强度调制器.由于该光纤电光强度调制器是用全保偏光纤构成,解决了偏振衰减问题,因此获得了稳定的光强调制响应输出.     

高消光比掺Yb3+锁模脉冲光纤激光器研究

报道了使用976 nm半导体激光器作为抽运源,利用非线性放大环形镜(NALM)锁模运行的掺Yb3+光纤激光器的实验研究.采用偏振相关隔离器代替偏振无关光隔离器、保偏光纤耦合器代替普通单模光纤耦合器,得到了高消光比的锁模脉冲输出,重复频率13.46 MHz,光谱宽度约2 nm,消光比高于25 dB.     

一种覆盖全通信波段的新型宽带偏振无关双芯光纤定向耦合器的研究

提出了一种新型的双芯光子晶体光纤, 应用全矢量有限元方法分析了光纤各种结构参数对光纤宽带特性和偏振无关特性的影响. 在此基础上优化设计了一种50:50的双芯光子晶体光纤耦合器, 在1.225—1.675 μm波长范围内实现分光比小于1%、两偏振态之间的分光比差小于0.5%的优良特性. 由于引入了仅对偏振特性影响明显的相对独立的中心调制区, 不仅降低了光纤的优化设计难度, 而且实现了与普通单模光纤相匹配的模场特性, 能有效地降低耦合器的接续损耗与制作难度. 研究成果为研制接续损耗低、超宽工作带宽、偏振不敏感等特性的新型光定向耦合器提供了理论基础.     

光纤型偏振器消光比测试方法研究

介绍了单模光纤偏振器和保偏光纤偏振器 (包括研磨型保偏光纤偏振器和线圈型保偏光纤偏振器 )消光比的基本测试方法。单模光纤偏振器的基本测试方法有偏振控制器法和旋转波片法 ;研磨型保偏光纤偏振器的基本测试方法有起偏器 45°法和消偏法 ;线圈型保偏光纤偏振器的基本测试方法有偏振控制器法和消偏法。对每种方法的优点和缺点以及在测试过程中可能会出现的问题进行了详细分析 ,并通过实验进行了验证     

多模光纤散斑场的纵向偏振调控

相干光经过多模光纤传输,在出射端形成一个随机的散斑场。对于非保偏多模光纤,还将出现退偏现象,使得入射的线偏振光不再保持线偏振分布。因此,非保偏多模光纤散斑场的随机性不仅表现在光强方面,也表现在偏振方面。基于反馈波前整形技术,实现了对多模光纤出射端无序散斑场的光强和偏振的调控,获得了光强集中的聚焦线,并且可以有效控制聚焦线的偏振分布。     

线圈型全光纤偏振器的研究

本文采用等效电流法对线圈型全光纤偏振器进行了分析计算.对应于保偏光纤中两正交传输基模的消光比,提出了一种分析保偏光纤弯曲损耗的新方法,这种方法基于将保偏光纤两个不同偏振模式分别等效为两个普通圆光纤的基模,等效参数通过测量不同偏振模式的模场半径来确定.实验证明这种理论计算方法与实验结果一致.最终,我们研制出的线圈型光纤偏振器在1.31μm工作波长下,实测消光比达30dB以上,工作偏振模式插入损耗≤3dB.     

基于SPGD算法的非保偏-保偏光自适应偏振转换

报道了一种基于随机并行梯度下降(SPGD)算法的高消光比非保偏-保偏光自适应偏振转换系统。该系统利用偏振控制器对非保偏光的偏振分量进行直接控制,通过SPGD算法对输出的偏振消光比进行优化,最终实现了自适应的非保偏-保偏光的偏振转换。理论上,结合SPGD算法和偏振控制器的原理,对系统进行分析,建立了非保偏-保偏光自适应偏振转换的数学模型。实验上,利用该系统实现了非保偏到保偏光的转换,获得了14.1dB的线偏振光输出;并利用该系统将任意方向(0~360°)偏振态的线偏振光转换为期望偏振态的高消光比线偏光,其输出线偏光的平均消光比约为12dB。     

谐振式光纤陀螺保偏光纤谐振腔90°对接误差控制研究

保偏光纤谐振腔交叉偏振耦合引起的偏振波动是谐振式光纤陀螺的主要噪声源之一,保偏光纤偏振主轴旋转90°对接是克服偏振波动的有效方法,其对接角度误差大小对陀螺噪声抑制效果有重要影响。为此利用迈克耳孙(Michelson)白光光纤干涉仪偏振耦合测试方法,从理论上对双耦合器保偏光纤谐振腔的90°对接误差进行了分析,得到迈克耳孙光纤干涉仪输出的干涉交流项公式和干涉波形,进而计算得到双耦合器保偏光纤谐振腔的90°对接误差角度。对双耦合器的保偏光纤谐振腔90°对接角度误差控制进行了实验研究,实现了0.37°的角度对接误差。     

偏振模色散补偿中的偏振主态与分束器主轴的对准

光纤通信系统的比特率超过10Gb/s或更高时,偏振模色散引起的脉冲信号展宽成为主要障碍.分离光纤线路中的两个偏振模式对于提高偏振模色散补偿的精度和速度有重要意义.讨论了光纤线路中两偏振主态与补偿器中偏振分束器主轴的对准问题,给出了偏振分束器任何一个主轴上光强的表示并推导出相应的电功率信号表示式,建立了电功率与光信号两个模式之间的延迟时间以及偏振主态与分束器主轴相对角度的变化关系.初步实验表明,可以通过偏振控制器或可转动的光纤连接器实现偏振主态与偏振分束器的对准.     

保偏光纤和偏振器对传输光光谱的影响

保偏光纤和偏振器的参数以及它们之间的连接角度对传输光的光谱特性有重要的影响。利用琼斯矩阵建立了光波的传输模型,首次讨论了光波偏振度、光纤长度、光纤之间以及光纤与器件之间的对轴角度等对输出光谱的影响。研究表明,当光纤之间或光纤与器件之间的对轴角度不为零时,完全非偏振光的输出光谱形状不会发生改变,而偏振或部分偏振光波的输出光谱中叠加了周期函数。对轴角度一定时,光纤越长,周期函数的周期越小;光纤长度一定时,在一定的范围内,对轴角度越大,周期函数的幅值越大。通过实验对结论进行了验证。结论对采用保偏光纤和偏振器的系统具有理论指导意义。     

横向应力对保偏光纤偏振耦合特性的影响

在考虑到各向同性光纤和各向异性光纤在横向应力作用下介电常量变化量差别的条件下,利用弹光效应和折射率椭球得到了外界横向应力与保偏光纤介电常量变化量的关系.采用耦合模理论分析了横向应力作用下保偏光纤偏振耦合特性,数值模拟了横向应力大小、方向以及作用长度对偏振耦合强度的影响,应力作用方向与主轴（未受外力）成45°时,光纤受扰最敏感|输出消光比随力作用长度呈现周期性变化,力的作用大小不同,交换能量周期也不同|在应力大小部分区域输出消光比和横向应力大小成线性关系,结论与已有实验结果一致.     

长周期保偏光纤光栅的偏振特性研究

用高频CO2激光脉冲写入法在熊猫保偏光纤上写入长周期光纤光栅,并对其偏振特性进行了全面的试验研究.试验结果表明,在输入椭圆偏振光偏振角度0到2π的变化范围内,高频CO2激光脉冲写入法在熊猫保偏光纤上写入的长周期光纤光栅谐振峰幅值会随着入射椭圆偏振光偏振角度的改变发生以π为周期的周期性变化,并且相邻两谐振峰幅值变化趋势相反,相位差为π.在相同偏振角度下将两谐振峰幅值相减,其差值呈近似于锯齿波的周期性变化,周期也为π.在没有发生模式干扰的情况下,谐振峰波长几乎没有发生漂移.基于模式耦合理论,文中还对所观察到的试验现象进行了定性的理论解释.     

Polarization beam splitter using a binary blazed grating coupler

A novel polarization beam splitter using a two-layer grating coupler is proposed and demonstrated. It can directly couple the normally incident light from fiber into two separate waveguides according to their polarization states while splitting them. It realizes high coupling efficiency and a good extinction ratio by using binary blazed grating couplers. The coupling length is less than 14 microm. The extinction ratio is better than 20 dB for both polarizations over a 40 nm wavelength range, and the coupling efficiencies for the two layers are 58% and 50%.     

保偏微结构光纤啁啾光栅折射率传感特性分析

将有限元法和传输矩阵法相结合,系统地研究了保偏微结构光纤(PM-MOF)啁啾布拉格光栅的折射率传感特性。仿真研究了光纤空气孔中充入不同折射率被测物时啁啾光栅的反射谱,结果表明随着被测物折射率的增加,反射谱的面积出现明显变化,由此得到了光栅反射谱面积与被测物折射率的关系。分析了中心孔直径、啁啾系数、切趾函数等光栅结构参数对反射谱的影响。分析表明由于光纤两个方向的偏振模对温度、噪声等干扰响应相似,因此利用两个偏振模式反射谱的相对变化进行监测能够有效地降低干扰,提高传感器的稳定性;其次,由于反射谱面积正比于光强,这一方法将光栅的光谱解调转化为光强解调,简化了解调系统,便于现场实时测量。研究结果为保偏微结构光纤光栅在折射率传感器及其生物传感器方面的应用提供了理论依据。     

An interferometric structure with a dual-resonance long period grating for strain sensing

Spectral characteristics and amplitude tunability of a long period grating with a dual- resonance inside fiber loop mirror are studied in terms of applied stress caused by elongation. Inserting the polarization controller between grating and part of polarization maintaining fiber in the loop structure enables tuning of resonance and interferometric peaks. The maximum sensitivity of demonstrated sensor is of 1.943?dB/mε for the range of 1.1–4.4 mε. Combination of these two optical components allows to measure strain in a wider range comparing with sensors based on standard long period grating.     

光纤拉曼放大器中增益的偏振相关特性研究

提出了一种改进的、可用于计算偏振相关拉曼增益的光纤拉曼放大器的非线性耦合波方程。建立了单模双折射光纤拉曼增益的数学模型,分析了线偏振抽运光以与光纤快轴成45°激励的单模双折射光纤拉曼放大器模型与实际具有随机双折射的光纤拉曼放大器的拉曼增益偏振相关特性的等价性。基于上述模型,提出了一个可定量表征单模光纤偏振模色散统计特性的拉曼增益偏振相关因子,用以替代常规的光纤拉曼放大器非线性耦合波方程中的偏振相关因子。计算结果与已报道文献的实验数据非常吻合。同时对抽运增益在同向和反向抽运方式下截然不同的增益偏振相关特性给出了合理的解释。     

All-fiber single polarized Yb-doped fiber laser with a high extinction ratio

We present an all-fiber design for a single polarization Yb-doped fiber laser with all-fiber connections spliced. Single polarization with a high extinction ratio was achieved by the design of a laser cavity consisting of a fiber Bragg grating inscribed on a single-polarization fiber as a high reflective mirror and a piece of end-cleaved single-polarization fiber as an output coupler. The fiber laser operates at 1063.25 nm with an output power of 1.7 W, an optical signal- to-noise ratio of 70 dB and a narrow bandwidth of 54 pm. The laser output has a polarization extinction ratio of 700:1 or 28 dB, and a very stable power output.