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.     

单模与多模光纤耦合器的光束合波

现有的光纤耦合器在作为分波器使用时具有较低的插入损耗,在作为合波器时插入损耗较大,为实现低损耗合波目的,提出一种由单模与多模光纤共同构成的混合型光纤耦合器。利用耦合波方程理论分析其工作原理,计算机模拟其耦合过程。采用熔锥法制作工艺,完成单模与多模光纤耦合器的制作,实验结果与理论模拟相吻合;该器件单模到多模光纤的耦合效率、多模到多模光纤的耦合效率均在90％以上,实现了两路光束的功率合波。作为低插入损耗合波器件可广泛应用于光通信以及双包层光纤激光器抽运光的注入。     

正方分布的4×4单模光纤熔锥耦合器耦合特性分析

本文以线性耦合波方程为基础,采用散射矩阵的方法讨论了具有正方分布的4×4单模光纤熔锥形耦合器的耦合特性,并与实验作了比较,得到了比较一致的结果。     

熔锥型熊猫光纤耦合器的传输特性分析

熔锥型保偏耦合器的传输特性决定了其光学原理与功能的实现。为了从理论上分析各参量对保偏耦合器传输特性的影响,基于热-结构-电磁多物理场耦合理论,建立了熔锥型熊猫光纤耦合器双锥模型,应用有限元法,分析了各参量对熊猫光纤耦合器传输特性的影响。结果表明应力区与包层折射率差影响耦合区纵向电磁场的分布,折射率差越大,纵向电磁场分布的变形也越大;HE1x1模和HEy11模的传播常量对偏振主轴角度差不敏感,偏振主轴角度差是通过耦合系数进而影响保偏光纤耦合器的消光比的;HE1x1模的传播常量对熔锥的熔锥区横截面椭圆率比较敏感,横截面椭圆率变化6.67%时Δβx11变化0.14%,计算结果表明当熔锥区横截面椭圆率为0.56时可获得较高性能的耦合器。     

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     

激光熔融拉锥型微型光纤耦合器设计

采用聚焦红外激光光束进行熔融加热,针对激光熔融拉锥型光纤耦合器设计了一种熔融区域长度为200 μm的微型光纤耦合器.使用光束传输法对拉锥长度和耦合区域的宽度进行了模拟并与实验结果比较,在1320 μm的拉锥长度和14 μm的耦合宽度处找到了最优化且低损耗的耦合器尺寸配置.     

熔锥型光纤耦合器的扭转响应

对熔锥型光纤耦合器进行了扭转响应研究.通过放置在耦合器一端的旋转装置对未封装的熔锥型光纤耦合器耦合区施加扭转作用.实验表明:耦合器的耦合比不但对扭转作用敏感,而且变化呈单调性;同时耦合器的附加损耗和工作波长不受扭转作用影响,并且这种扭转操作具有可重复性.通过扭转操作能够对生产出来偏离预定耦合比的耦合器进行调整,使之符合产品要求,提高生产效率.     

基于单模光纤的非对称熔锥型零耦合器结构的理论模型与实验研究

我们报道了一种新型非对称熔锥型零耦合器结构的理论模型,采用椭圆近似的方法得到了零耦合器渐变区和束腰区的横截面的变化函数,并在实验中得到了验证.     

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。     

基于熔融拉锥光纤的液体折射率传感器

从理论和实验上研究了一种价格低廉、操作简单、可用于多点并行测量的液体折射率光纤传感器.该传感器采用分路器进行预分光,利用高稳定放大自发辐射光源作为光源、普通光功率计作为光电探测器,以熔融拉锥光纤作为传感单元.建立了一个简单模型,分析了芯层所携带的光功率占总的光功率的比值随外部介质折射率变化的关系.实验上对不同折射率样品的传输损耗进行了测量,采用对比方法作出了传输损耗随折射率变化的定标曲线.实验结果表明:外部介质折射率越高,传输损耗越大.并验证了反射器(光纤布拉格光栅)的引入能够有效的提高系统的灵敏度.     

光纤熔锥耦合器的声光强度调制特性

对光纤熔锥方向耦合器的声光强度调制特性进行了实验研究。得到了工作波长为1310nm,声波频率为20.19kHz,电驱动功率为2.6mW,插入损耗为0.5dB,调制深度为64％的声光强度调制特性。     

单模锥形光纤锥区光场及超短脉冲的传输特性

根据光波导理论,采用数值方法分析了单模锥形光纤锥区传输常数和光场分布的变化情况.采用分步傅里叶法数值求解广义的非线性薛定谔方程,对超短脉冲在锥区的传输演化进行了研究.结果表明:传输常数沿拉锥方向缓慢减小,在拉锥末端迅速减小|在拉锥初始阶段,能量主要集中在纤芯中,“转换点”之后能量在纤芯和包层中重新分布,光强在拉锥末端变强|脉宽小于80 fs的超短脉冲沿锥区传输时,沿拉锥方向,脉冲不断展宽,而当脉宽大于80 fs时,脉冲展宽不明显.     

单模锥形光纤锥区光场及超短脉冲的传输特性

根据光波导理论,采用数值方法分析了单模锥形光纤锥区传输常数和光场分布的变化情况.采用分步傅里叶法数值求解广义的非线性薛定谔方程,对超短脉冲在锥区的传输演化进行了研究.结果表明:传输常数沿拉锥方向缓慢减小,在拉锥末端迅速减小;在拉锥初始阶段,能量主要集中在纤芯中,"转换点"之后能量在纤芯和包层中重新分布,光强在拉锥末端变强;脉宽小于80 fs的超短脉冲沿锥区传输时,沿拉锥方向,脉冲不断展宽,而当脉宽大于80 fs时,脉冲展宽不明显.     

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.     

单模光纤耦合器的偏振温度特性研究

理论分析并研究了温度变化对单模光纤耦合器的偏振特性的影响.推导了单模光纤耦合器输出消光比与输入消光比、模式耦合率的关系表达式.利用多个偏振特性不同的光源,进行了在快速温度变化条件下单模耦合器输出消光比随温度变化的测试实验,证明了采用低偏振的光源有利于降低单模耦合器中因温度变化引起的模式耦合效应.最后仿真计算了在光源输出消光比不同的情况下模式耦合引起的光纤陀螺输出误差的大小,为不同环境应用的光纤陀螺选取合适的光源提供了参考.     

用3×3耦合器的干涉仪直接解调光纤光栅传感器的信号

为了简单直接地解调出光纤光栅的波长移动 ,提出了另外一种非平衡马赫曾德尔干涉仪的直接解调技术。用一只 2× 2耦合器和一只 3× 3耦合器组成非平衡的马赫曾德尔光纤干涉仪 ,作为光纤光栅的波长移动解调器。解调器输出的 3路信号 ,互成 12 0°相位差。通过对 3路输出信号计算的方法 ,就可以直接解调出光纤光栅的波长移动。将 3路信号采集送入计算机 ,用软件实现了信号的解调。测量结果表明 ,在干涉仪两臂长度相关 5mm时 ,测量动态应变的分辨率达到了 0 5 1nε/Hz1/2 。还得到了输出信号的频谱和输入输出信号的关系。     

长周期光纤光栅和双锥形光纤问的倏逝波耦合作用

对长周期光纤光栅和双锥形光纤之间的倏逝波耦合作用进行了研究。理论分析和实验研究表明，由于锥形光纤和长周期光纤光栅物理边界外倏逝波之间的交叠，长周期光纤光栅产生的包层模，可以耦合到锥形光纤的包层模并从锥形光纤的纤芯输出。要获得高的耦合效率，应满足模式匹配的条件，同时要尽量减小两光纤之间的距离。耦合特性还与长周期光栅和双锥形光纤的相对位置有关，为获得高的耦合效率，耦合区应位于长周期光栅区的后面。这种倏逝波耦合作用，为监测实际应用系统中长周期光纤光栅的特性提供了一种新方法；为利用锥形光纤和长周期光纤光栅开发新型光纤器件，提供了一种可能的方案。     

方形渐变空气孔微结构光纤的色散特性分析

提出了一种新型的方形分布渐变空气孔微结构光纤。借助时域有限差分法计算了孔间距取 2.0μm和2.5μm,最小孔直径分别取0.4μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm和1.0μm,从第一层到第五层直径线性递增量分别为0.1μm/层和0.2μm/层的五层渐变空气孔微结构光纤的基模色散曲线图,结果表明渐变空气孔微结构光纤在控制色散的能力上明显优于空气孔不变的微结构光纤,这种光纤的色散曲线在1400~2000 nm波长范围内保持平坦且具有更低的色散量;当渐变空气孔微结构光纤第三层孔的直径取与孔直径不变微结构光纤的孔直径相同,且第一层到第五层孔直径按每层0.2μm的斜率增长时,其色散曲线最低最平坦,色散值保持在30 ps/(km·nm)左右。     

光纤熔锥耦合器的声光调制特性

对光纤熔锥方向耦合器的声光强度调特性进行了实验研究,得到了工作波长为1310nm、声波频率为20.19kHz,电驱动功率为2.6mW,插入损耗为0.5dB,调制深度为64％的声光强度调制特性。