直锥形光纤传输性质的研究

光纤通信的发展日新月异,光纤在信息的传输方面起着越来越重要的作用.通过把传输光纤的一端拉制成锥形,研究了光信号在锥形光纤中的传播行为.根据标量波动方程,运用高斯近似法,从理论上说明了光信号在锥形光纤中的传输特性和能量损耗,分析了光功率在光纤中的分布、光纤中基模场的模半径与光纤芯径的关系、光纤中光的传输模式与光纤芯径的关系、锥形光纤的传输效率与锥形光纤尖端直径的关系等.在实验上,用剪断法测量了锥形光纤的传输效率随锥形光纤圆锥角的变化关系.通过选取一系列锥角的大小,测出相应的传输效率,作出?湫是?并用具体数据进行半定量计算,得出锥形光纤顶端锥体的角度及其变化愈大愈光滑,锥形过渡区越短,传输效率就越高的结论.     

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。     

非均匀光纤中梯度项对模式的影响

对弱导非均匀折射率分布光纤的严格理论分析表明,显然在纵向场分量的标量波动方程中能够保留▽δ梯度项,但同时在横向场分量的方程中必须略去梯度项.并以TM模为例,给出了梯度项影响的具体表达式;消除了TM与TE模式之间的简并,明确了单模工作条件.     

在非线性条件下光纤传输特性的数值分析

采用有限差分法数值求解考虑了非线性系数后的标量波动方程，发现若令两次的ｎｗ迭代差值小于１０－９以及对光纤径向迭代做足够多的分层时，则有限差分法具有较高的精确度，并且适用于任意折射率剖面光纤。同时通过计算发现在非线性条件下，光纤的色散值比线性条件下的偏大，即零色散点向短波长方向移动，而且发现波长越短，非线性效果越明显。最后给出了普通单模光纤中在非线性条件下的模拟结果。     

悬臂式光纤探针的传光特性研究

根据标量波动方程，运用高斯近似法，从理论上说明光信号在悬臂式光纤探针中的传输特性和能量损耗，并用自制探针的具体数据，求出由于弯曲造成的光场偏移量；用实验方法测量悬臂式探针的传输效率随光纤圆锥角的变化关系，作出传输效率曲线，理论分析和实验测量相吻合。     

基于Bitaper-LPFG-Bitaper结构的全光纤Mach-Zehnder干涉仪的温度传感特性

提出并制作出一种基于锥体光纤-长周期光纤光栅-锥体光纤结构的全光纤Mach-Zehnder(M-Z)干涉仪传感器,并对其温度传感特性进行了研究.实验结果表明,固定光纤锥体和长周期光纤光栅的结构,仅改变两个光纤锥体之间的距离,对应不同的M-Z干涉谐振峰呈现出不同的温度传感特性:随着两个光纤锥体之间的距离增加,位于短波长处的谐振峰,传感器的温度灵敏度减小,而位于长波长处的谐振峰,传感器的温度灵敏度增加.当传感器长度为16.5 cm时,在1 680 nm附近的温度灵敏度达到0.102 06 nm/℃.实验结果对于锥体光纤-长周期光纤光栅组合型温度传感器的优化设计具有重要参考价值.     

单模光纤色散的解析形式

根据波导标量解本征值方程及其递推关系,提出一种利用Gloge关系求解单模光纤中波导色散的理论方法,给出了色散的解析形式,通过分析归一化传输常数的近似解与精确解间的差别论证了这种解析法具有精确求解的计算精度,给出普通单模光纤（G．652）光纤色散的实验数据,并与计算的色散解析解曲线加以比较,二者达到极好的吻合,利用所得到的结果,分析了数值微分法和经验公式的计算精度。     

光子晶体光纤耦合器中的标量调制不稳定性

从光纤耦合器的耦合模方程出发,用偶奇超模对其进行重写,讨论了当输入条件使奇偶超模其中之一被单独激发时,在光子晶体光纤耦合器中的调制不稳定性.结果表明：光子晶体光纤耦合器中在正常和反常色散区均存在调制不稳定性,并且调制不稳定性与三阶色散项无关、与四阶色散项有关,给出了增益谱在不同色散区随输入功率的变化关系;当满足一定条件时,在光子晶体光纤耦合器中传播的准连续波可以分解成脉冲序列,由此可以分离和提取超短脉冲. 关键词： 光子晶体光纤耦合器 偶次超模 奇次超模 标量调制不稳定性     

左手材料光纤的标量解近似

从Maxwell方程组出发,讨论纤芯为左手材料,包层为右手材料的阶跃型光纤.在弱导的情况下,假定横向场的极化方向保持不变,推导了横向电场满足的Helmholtz方程,利用边界条件,经过数学计算,建立了左手材料光纤标量解的特征方程,画出了左手材料光纤LP01模和LP11模的色散曲线.比较左、右手材料光纤的特征方程及其相关曲线,得到了左手材料光纤的某些奇异特性.     

端面光斑对阶跃光纤中轴对称导模功率的影响

由波动方程的积分解导出了光纤中各轴对称传导模式传输功率的解析表达式, 该式包含了入射光对模式功率的影响, 同时也反映了不同阶次模式间的差别. 在此基础上, 以高斯光斑模拟光纤端面的实际光斑, 讨论了聚焦情况对各轴对称模式间功率分配情况的影响. 结果表明, 把工作频率和聚焦情况综合起来加以调整, 可达到压制某些模式而提升另一些模式的目的.     

扫描近场光学显微镜光纤锥中导波反射特性

利用局部模耦合模型理论上分析了扫描近场光学显微镜光纤的光场性质,给出光纤维中存在的正,反向传播的基模场微分方程,以及基模反向耦合系数的数值计算结果,其最高反射系数达１％左右。这种反射光可起着光纤维激光器谐振腔输出端镜的作用。     

单模光纤双圆锥体的传输特性

本文研究并制作了光纤双圆锥体滤波器,给出了耦合模总相位差与滤波性能之间的关系,讨论了推的对称性对滤波器峰值传输的影响,对不同结构的锥体谱特性进行数值计算以验证分析结果,最后给出了实验结果对照.     

光纤倏逝波型石英增强光声光谱技术

采用块状光学准直聚焦透镜组的传统石英增强光声光谱(QEPAS)技术存在体积难以缩减,结构稳定性不佳,无法适应空间狭小、振动复杂的特殊环境等缺点.基于此,将光纤倏逝波技术与QEPAS技术相结合,提出了一种新型微纳结构光纤QEPAS痕量气体检测技术.实验中,为了提高QEPAS系统信号幅值,优化了石英音叉与激光束的空间位置、激光波长调制深度,同时对比了两种不同共振频率的石英音叉,最终采用共振频率较低的30.720 kHz石英音叉作为声波探测元件,获得的检测极限为6.25×10~(-4)(体积分数),归一化噪声等效吸收系数为4.18×10~(-7)cm~(-1).W·Hz~(-1/2).     

组合型光纤相位共轭器的数值模拟

 组合光纤是一种结合了小口径光纤SBS阈值低和大口径光纤损伤阈值高的特点而形成的新型光纤相位共轭器。通过建立数学模型，数值计算了组合光纤中SBS形成的过程，并对其特性参数进行了一定的理论分析。结果表明组合光纤不但可以大幅度降低SBS阈值、获得高反射率和扩大动态范围，而且通过优化其几何尺寸可以抑制Stokes波形的波动现象并显著压缩泵浦光脉冲。     

塑料光纤双锥与半球腔的活动耦合效应

报道了用氮氖激光实现的塑料光纤双锥与介质半球(称半球腔)之间的活动耦合效应。测量了光纤双锥的发射效率，并测量了锥腔耦合效率与半球腔的表面积、锥腔距离之间的关系。根据这种效应，可以制成塑料光纤活动耦合器；如果再加上调谐滤波器，可制成适合塑料光纤通信网用的信号上下载装置。     

熔融光纤器件熔锥区的形貌和微观结构研究

熔锥型光纤器件的光学性能由熔锥区的微观结构和形貌决定,而微观结构和形貌又由工艺条件决定。为了分析工艺条件对微观结构与形貌的影响机理及规律,以不同拉锥速度制作的耦合器为测试样,用显微红外光谱仪测试了其熔区和锥区的波数,用扫描电子显微镜观察了其相应点的表面形貌。经多次实验发现:在1100 cm-1和810 cm-1左右有两个明显的特征峰;1100 cm-1特征峰在锥区的波数最高,熔区次之,裸光纤最小;且随着拉锥速度的增大,1100 cm-1特征峰移向高波数。在光纤耦合器的锥区,存在微裂纹,随着拉锥速度增大,微裂纹越明显;在光纤耦合器的熔区,光纤表面析出了微小晶粒,且拉锥速度越小,晶粒越粗大。只有在适当的拉锥速度下(这里为150μm/s),熔区和锥区的结构与裸光纤的微观结构接近,且缺陷最少,才能获得较高质量的光纤耦合器。     

Transmitted Optical Power through a Tapered Single-Mode Fiber under Dynamic Bending Effects

This paper describes theoretically one of the physical phenomena that take place in a tapered single-mode optical fiber (taper): the transfer of optical power between different order modes. This optical power transfer depends on several factors; one of them is the static bending of the taper, as other authors have reported. In addition to these studies, we have noticed that if the bend angle oscillates, then the magnitude of the optical power transfer is also modified by other additional factors. Thus, at dynamic conditions the transmitted optical power through the taper is also affected by the oscillation frequency. Here we propose a more generic equation system to obtain the coupling coefficient between modes under static as well as dynamic bending conditions. When the presented equations are particularized for static conditions, a complete agreement with other studies is observed. In addition, validating the theoretical justification, some experimental results are also shown.     

光纤锥探针传输特性的研究

本文采用局域模式耦合理论，对两类光纤锥探针－腐蚀锥和熔拉锥的传输特性进行了比较和分析，得出了光在探针锥中传输时耦合效率的分布情况，以及传输效率随锥长、针尖直径和光波长变化的特性。     

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