圆芯边孔光纤的应力区和双折射

报道了圆芯边孔光纤(CSF)中应力分布和双折射的研究结果。用有限元法建立了求解圆芯边孔光纤横截面应力和双折射的计算模型,分析了圆芯边孔光纤横截面应力和应力双折射的分布形态,给出了详尽的物理解释。计算结果表明圆芯边孔光纤的横截面上出现应力分量的拉应力区和压应力区,应力区在纤芯附近对称分布,且不同应力区中应力双折射取向不同。应力分量和应力双折射在圆芯边孔光纤横截面上积分为零。圆芯边孔光纤的几何双折射随波长增加而增大,短波长处几何双折射为零,模式双折射等于应力双折射,随着波长增加,模式双折射逐渐偏离纤芯中心处应力双折射而靠近几何双折射,到长波长处模式双折射主要是几何双折射。对于不同材料组成和结构尺寸的圆芯边孔光纤,模式双折射的数值在10-5量级,随波长增加模式双折射先减小后增加。     

圆双折射光纤的几何判别原理

基于耦合模理论,提出一种判别圆双折射光纤的简易方法.首先指出在单模工作条件下的线双折射光纤中,一对互相正交的线偏振模间耦合系数为虚数,而在圆双折射光纤中,耦合系数为实数.从上述事实出发并根据单模光纤横截面上折射率分布的对称性,确定了光纤轴向倒置后几何形状不变足圆双折射光纤的三个必要条件之一.利用这种判别方法,可以确定对互易光纤而言,只有扭转圆光纤和熔融状态下制作的螺旋光纤才是真的圆双折射光纤.     

基于纤芯折射率增强的高双折射光子晶体光纤

通过增加光纤纤芯区域折射率实现了一种高双折射光子晶体光纤.采用全矢量有限元和平面波展开方法,系统地研究了这种高双折射光子晶体光纤在不同的高折射率区域参数(比如区域形状、折射率)情况下的光纤特性.模拟结果表明,光子晶体光纤的双折射可以在优化的参数条件下获得很大提高,光子晶体光纤的非线性系数(连同双折射)也可以同时得到提高.     

侧向压力对微结构光纤双折射的影响

采用全矢量有限元方法,理论上分析侧向压力对高双折射微结构光纤双折射特性的影响,与其他报道中采用流体静压力来研究微结构光纤的双折射变化有所不同。研究结果表明,在波长600~1700 nm范围内,沿微结构光纤慢轴和快轴的侧向压力所引起的光纤相双折射和模双折射的变化并不一致。此外,沿微结构光纤的慢轴和快轴的侧向压力对微结构光纤的相双折射压力灵敏度和模双折射压力灵敏度的影响也不同。该研究结果对于微结构光纤的设计、微结构光纤传感器尤其是多维光纤传感器具有很大的指导意义。     

光纤几何路径引起的圆双折射

本文对单模光纤中线偏振面的旋转与光纤几何路径的关系进行了研究.首次报道了在光纤入射端和出射端不平行的情况下的数值计算和实验测量结果.     

双折射光纤中克尔效应及光纤－光学逻辑门

本文详细地研究了单模双折射光纤中的克尔效应．讨论了其应用于光纤－光学逻辑门的优点,给出了有关的理论分析和计算结果以实验装置,确定了强度型逻辑门的“１／０”状态,测出了输出光脉冲宽度．理论分析和实验结果符合良好．     

保偏光纤双折射分析及全光纤拍长测试方法比对研究

理论分析了保偏光纤双折射效应,应用有限元法建立了保偏光纤的三维模型,得到了其横截面上的应力分布及归一化的双折射参数。选择3种全光纤构成的纯光学系统进行对比拍长测试实验,实验结果和理论模型计算结果十分吻合,并对比研究了几种测试方法的优缺点。选定一种光路结构简单有效的双折射测试系统,对高双折射光子晶体光纤进行测试,测得了其归一化的双折射参数,并计算得其拍长约为1.2mm。研究结果对不同复杂结构保偏光纤的建模理论分析和拍长性能测试及高双折射光子晶体光纤设计制作后的性能测试有一定的实用价值。     

椭圆六角分布微结构光纤中的双折射

利用全矢量有限元方法,对椭圆六角对称分布微结构光纤(MF)的双折射特性进行了理论分析,得到了双折射大小与结构参量、入射波长间的依赖关系。分析表明:合理设计结构参量可得到10-3量级大小的双折射;微结构光纤的双折射对光波波长极其敏感,并出现随波长变化快慢轴交换的现象。采用统计的方法对双折射与微结构光纤空气孔直径随机变化的统计相关性进行了理论分析,假定空气孔直径为高斯分布,获得了双折射大小的平均值和标准偏差与随机变化孔径的统计关系。结果表明,由孔径分布不规则所产生的双折射的大小主要取决于空气孔直径的平均值。     

级联双折射光纤环镜滤波特性的分析

从理论上研究了级联双折射光纤环镜滤波器的滤波特性，给出加隔离器与不加隔离器两种不同结构的串联双环镜滤波器透射光强的表达式，并对于两个环镜取不同的周期比时的滤波特性进行了数值模拟和分析.得出串联环镜滤波效果与级联顺序无关，光隔离器对滤波效果不会产生影响，只是增加了插入损耗.通过级联和改变两个环镜的双折射光纤长度比，可以获得不同的滤波效果.最后给出了多个环镜直接级联后透射光强的通项表达式，通过对通项式的理论分析可以设计不同的滤波器.     

双折射光纤环形镜滤波器特性研究

双折射光纤环形镜具有滤波特性,将两个串联的双折射环形镜作为光学滤波器可以改善滤波特性,使其更为灵活。提出了用两个双折射光纤环形镜相串联的简单方案改善环形镜滤波特性。分析了由双折射光纤和萨尼亚克环构成的环形滤波器的透射特性,并讨论了用两个双折射光纤环形镜串联的滤波特性。从理论上模拟了双折射光纤长度比为1：2时的透射光谱形式,给出了透射光的表达式。串联后光谱中主峰的3dB带宽约为7nm,与单个环形镜相比,压缩了环形镜的3dB带宽,品质因数Q约为4．5。实验结果与理论模拟相一致,因此证实了该理论的正确性。     

光纤光栅边孔封装技术

提出了一种新型的光纤光栅压力增敏封装技术——边孔封装技术,它通过改变封装体的几何结构实现了高倍数的压力增敏效果,较大程度减小了压力增敏倍数对聚合物材料参量的依赖性。采用有限元理论建立了边孔封装结构的压力传感模型,分析了封装体几何结构变化对封装后压力灵敏度的影响。采用聚合物材料进行了封装制作实验,测量结果表明封装后光纤光栅的压力灵敏度为5251 pm/MPa,是封装前压力灵敏度的1750倍,并将交叉敏感问题改善了近三个数量级,可满足高精度水下压力测量的应用要求。     

一种新结构高双折射光子晶体光纤

提出了一种新结构的高双折射光子晶体光纤,通过引入掺氟实心圆的方式形成双折射,而不采用大多数高双折射光子晶体光纤中引入不同孔径空气孔或椭圆空气孔的结构。应用全矢量平面波法对其基模场分布、模式截止以及各种结构参量对模式双折射特性的影响进行了详细的分析和讨论。结果表明,该结构光子晶体光纤可以在较宽波长范围内产生10-3量级的模式双折射,且通过调节孔径,可以灵活地将双折射最高点调整到所需的波长上。另外,该结构高双折射光子晶体光纤在拉制工艺、光纤强度以及光纤熔接等方面也具有一定的优势。     

偏振保持光纤的模式双折射

偏振保持光纤是单模光纤的一种特殊类型,其模式双折射与温度、芯和皮折射率差及椭圆度、热膨胀系数、光纤直径、弹性模量、泊松比、频率、波长、拉丝张力等诸多因素有关,对与偏振保持光纤模式双折射相关的上述因素进行分析,指出光纤模式双折射越高,光纤的偏振态保持就越好,为更好地设计新型保偏光纤或合理选择保偏光纤类型奠定了基础.     

高双折射光子晶体光纤研究

设计了一种高双折射光子晶体光纤(Photonic Crystal Fiber,PCF),即增大两个与纤芯相邻的空气孔直径,使光纤只具有二重对称性,呈现出较高的双折射.通过压缩x轴方向孔间距,进一步增大双折射度.采用全矢量有限单元法(Finite-element Method,FEM),研究了该光子晶体光纤基模对应的相双折射和群双折射,给出了该高双折射PCF双折射随输入光波长的变化曲线.结果获得了10－3量级的高双折射.具有设计参量的该光子晶体光纤结构的相双折射在1 550 nm处可以达到5.0×10－3,在更长的波长处,这一值会更高.     

Soliton Propagation near Zero-Dispersion Wavelength in Birefringence Fiber

fiom coupled nonlinear Schrodinger equation which describes the birefringence near zero-dispersion wavelength, we derive the evolution feature of soliton parameters and get the differential equation describing the evolution of interval between solitons along with propagation distance. At the same time, we have made detailed numerical research on the propagation in dissipation system of standard fundamental soliton. The result shows that for attractive potential, the distance of oscillation increases dong with the loss increases. For repulsive potential, the distance of oscillation diverges faster along with the loss increases. If selecting the proper-optical fiber of high-order dispersion, the interaction between solitons in birefringence fiber can be eliminated.