少模光纤的弯曲损耗研究

随着光纤通信容量的不断增加, 基于少模光纤的模分复用技术由于其多信道复用、 高频谱效率及低非线性效应成为目前提高光纤通信容量的研究热点. 本文推导得到了适用于少模光纤中高阶模式弯曲损耗的计算公式, 系统研究了下陷层辅助弯曲不敏感抛物线型少模光纤的主要参数(包括芯层半径、芯层到下陷层距离、下陷层宽度及下陷层折射率差)对其弯曲损耗特性的影响. 研究表明: 对于少模光纤, 模式阶数越高, 光纤的弯曲敏感性越高; 随纤芯与下陷层间距离的变化, 光纤各阶模式的弯曲损耗均存在一个最小值. 本文结论对弯曲不敏感少模光纤的设计、制造及少模光纤弯曲性能优化具有指导意义.     

单模双折射光纤弯曲传输损耗的研究

利用检测单模双折射光纤弯曲传输损耗装置测绘了光纤的弯曲损耗图及光纤弯曲传输模式图．实验结果表明入纤光角度相同时，由于光纤弯部的曲率半径不同产生的弯曲损耗不同，而模式场分布与光纤弯曲无关．     

光纤弯曲对干涉式光纤陀螺性能的影响

为研究光纤弯曲对干涉式光纤陀螺性能的影响,选取常用的单模光纤、保偏光纤、光子晶体光纤及保偏光子晶体光纤为研究对象,建立了光纤弯曲与光纤陀螺性能的相关理论模型。以高精度光纤陀螺应用为背景,选取掺铒超荧光光纤光源,改变光纤弯曲半径,测出了经过光纤样品后的光功率、平均波长、光谱宽度的变化和平均波长波动,在此基础上分析了弯曲半径对光纤陀螺标度因数和随机游走系数的影响。理论分析和实验结果表明,采用光子晶体光纤时,光纤弯曲对光纤陀螺性能几乎没有影响,采用其他光纤时,需要严格控制光路中的光纤弯曲半径。     

光子晶体光纤弯曲损耗特性研究

对光子晶体光纤的损耗特性进行了分析,并在实验上对两种典型的光子带隙型和全内反射型光子晶体光纤进行了研究.分别对两种不同结构的光子晶体光纤在弯曲半径2~15 mm范围内的损耗进行了测量.与传统光纤损耗实验结果的对比表明,两种光子晶体光纤的弯曲损耗均不明显,具有很强的抗弯曲损耗能力.实验也证实了光子晶体光纤弯曲损耗存在临界弯曲半径,在大于临界半径的情况下,几乎没有弯曲损耗.从结构上分析并证明光子晶体光纤弯曲损耗随填充比(d/Λ)的增加而减小,填充比越高弯曲损耗越小.     

多芯光纤及其在弯曲传感中的应用

采用纤芯间距为38.78 μm的国产多芯光纤设计了一种光纤弯曲传感器.该多芯光纤弯曲传感器由长度为1 m的七芯光纤与单模光纤拼接制成,多芯光纤弯曲时,相邻的纤芯发生模式耦合.在传感器一侧,将宽带光注入到位于多芯光纤中心的纤芯,用光谱分析仪测量带有曲率信息的频谱,获得弯曲传感器的透射谱波长偏移与弯曲曲率半径的关系,结果表明:多芯光纤弯曲半径越小,弯曲曲率越大,串扰越明显.     

基于迈克尔逊干涉的光纤弯曲传感器

设计并研制了一种新型的基于迈克尔逊干涉的光纤弯曲传感器.该光纤弯曲传感器由两根光纤组成的光纤带固定于弹性弯曲结构上来产生迈克尔逊干涉信号,用光纤折射率匹配液填充微型腔,并施加音频振荡信号对相位干涉信号实现低频调制.采用相位生成载波技术对相位干涉信号进行调制和解调,实现了对曲率变化高精确度的检测.实验测试了该光纤弯曲传感器的相位干涉信号与光纤带弯曲曲率的关系,并与理论分析对比.结果表明该光纤弯曲传感器具有43.96 rad/m－1的灵敏度及0.004 m－1的高分辨率.     

单模光纤弯曲损耗的测量与分析

从理论和实验两方面讨论了弯曲半径及工作波长对单模光纤弯曲损耗的影响，测量了1310nm和1550nm波长光作用下，弯曲损耗随弯曲半径的变化关系。结果表明：随着弯曲半径的增大，弯曲损耗系数呈下降趋势，并且伴有振荡现象出现；而且，在弯曲半径较大时，弯曲损耗变化平缓，1550nm波长较1310nm波长明显更易产生弯曲损耗，而小弯曲半径对应的弯曲损耗振荡剧烈，此时两种光波长对弯曲损耗的敏感程度交替变大。     

光纤弯曲损耗特性的理论与实验研究

为了减小在长距离光纤通信中存在的弯曲损耗和利用光纤激光器中的弯曲损耗获得单模输出，利用速度法解释了光纤弯曲损耗机制，采用Marcuse理论研究了弯曲损耗随弯曲半径、波长和纤芯半径变化的关系。通过计算机仿真和实验得出弯曲损耗随弯曲半径的减小而增大，随波长的增大而增大，随纤芯半径的增大而增大，高阶模式的损耗大于低阶模式。利用这一结论就可以通过控制弯曲半径在临界半径以内来减小通信中的弯曲损耗，通过增大模场半径来实现光纤激光器中的单模输出。     

偏芯光纤弯曲特性分析

根据光纤传输理论建立了偏芯光纤理论计算模型.采用保角变换方法将偏芯光纤不对称的三层结构转换成同轴对称的三层结构,得到关于传播常量的特征方程,给出了偏芯光纤弯曲损耗公式.仿真分析了偏芯光纤弯曲损耗和弯曲半径之间的关系,结果表明当弯曲半径达到3mm时,弯曲损耗几乎为零,同时得到弯曲损耗随偏芯距离的变化关系.运用Rsoft软件中的BeamPROP模块建立偏芯光纤弯曲的光学模型,模拟仿真了弯曲的偏芯光纤中模场分布情况.仿真结果表明,偏芯光纤的弯曲方向与纤芯偏移中心轴线方向相同的弯曲损耗小于反方向的弯曲损耗.     

基于迈克尔逊干涉的光纤弯曲传感器

设计并研制了一种新型的基于迈克尔逊干涉的光纤弯曲传感器.该光纤弯曲传感器由两根光纤组成的光纤带固定于弹性弯曲结构上来产生迈克尔逊干涉信号,用光纤折射率匹配液填充微型腔,并施加音频振荡信号对相位干涉信号实现低频调制.采用相位生成载波技术对相位干涉信号进行调制和解调,实现了对曲率变化高精确度的检测.实验测试了该光纤弯曲传感...     

FTTH用微结构光纤的性能研究

光纤到户对光纤在小弯曲半径条件下的衰减特性提出了更高的要求。微结构光纤可以实现极小弯曲半径的低衰减光信号传输,是小弯曲半径单模光纤技术解决方案的有力竞争者。设计了一种新的微结构光纤,并研制出光纤样品。这种结构的光纤具有非常优良的弯曲特性。其最小弯曲半径可达2mm,1 550nm附加损耗小于0.1dB,并且具有优良的偏振模色散特性,熔接损耗也非常小,其与G.652D单模光纤的熔接损耗为0.12dB。这些特性使其在光纤到户的复杂应用环境中具有明显的应用优势。     

Fiber devices using polarization- maintaining fibers

Fiber devices using polarization-maintaining fibers called PANDA fibers are presented. They are polarization-maintaining couplers and polarization-splitting couplers, optical isolators and optical circulators, and multi/demultiplexers designed for 1.3 μm wavelength. Crosstalk of-32 dB and excess loss of 0.03 dB for the polarization-maintaining coupler, and polarization-splitting ratio of 17 dB and excess loss of 0.5 dB for the polarization-splitting coupler have been fabricated by a fusion-elongation method. A fiber polarizer with the extinction ratio of more than 40 dB has been presented by using the difference of bending loss between the orthogonal modes in the PANDA fibers. Multi/demultiplexer with narrow band-pass of 1.4 nm utilizing combination of PANDA fiber polarization dispersion and the polarization-splitting coupler has been realized. An optical isolator consisting of fiber polarizers and a spherical YIG with a lens function and an optical circulator consisting of polarizing-splitting couplers and spherical YIGs have been achieved.     

Fiber optic aerial cables

While conventional cable elements can tolerate strains on the order of 1%, optical fibers cannot. As aerial cables may suffer contraction and elongation from low temperatures and high ice or wind loads, or high temperatures, respectively, proper designs have to provide the cables with length margins within which the fibers are protected against mechanical loads, except for a very limited bending stress. The well-suited loose tube buffer design, the way of calculation, and a list of reference cable plants are presented.     

Fiber optic aerial cables

While conventional cable elements can tolerate strains on the order of 1%, optical fibers cannot. As aerial cables may suffer contraction and elongation from low temperatures and high ice or wind loads, or high temperatures, respectively, proper designs have to provide the cables with length margins within which the fibers are protected against mechanical loads, except for a very limited bending stress. The well-suited loose tube buffer design, the way of calculation, and a list of reference cable plants are presented.     

Fiber devices using polarization- maintaining fibers

Fiber devices using polarization-maintaining fibers called PANDA fibers are presented. They are polarization-maintaining couplers and polarization-splitting couplers, optical isolators and optical circulators, and multi/demultiplexers designed for 1.3 μm wavelength. Crosstalk of-32 dB and excess loss of 0.03 dB for the polarization-maintaining coupler, and polarization-splitting ratio of 17 dB and excess loss of 0.5 dB for the polarization-splitting coupler have been fabricated by a fusion-elongation method. A fiber polarizer with the extinction ratio of more than 40 dB has been presented by using the difference of bending loss between the orthogonal modes in the PANDA fibers. Multi/demultiplexer with narrow band-pass of 1.4 nm utilizing combination of PANDA fiber polarization dispersion and the polarization-splitting coupler has been realized. An optical isolator consisting of fiber polarizers and a spherical YIG with a lens function and an optical circulator consisting of polarizing-splitting couplers and spherical YIGs have been achieved.     

Light Scattering by Bent Cylindrical Fibers for Fiber Length and Diameter Characterization

Light scattering computations for cylindrical fibers of high aspect ratios are needed in designing instruments for the optical characterization of airborne fibers. Long airborne fibers may also appear in a bent shape. In this paper computational results for bent fibers of various radii of bending will be presented using the multiple multipole technique (MMP).     

采用光纤光栅级联结构实现光纤延迟线

在使用光纤光栅实现皮秒级别时延的基础上,提出一种光纤光栅与单模光纤相结合的微秒级别级联结构,该结构可以实现中心波长1 550～1 553 nm范围内,间距为1 nm的窄波长反射型时延线,共1, 1.5, 2和2.5μs四种不同的时延。将单波长反射的啁啾布拉格光纤光栅与103 m单模光纤连接构成延迟单元,再利用光环形器将4个延迟单元级联并使用内半径为3 cm的光纤绕线盘,将四种延时单元的传输光纤进行整合。借助光纤光栅的反射镜作用,控制不同波长光信号通过不同的传输距离,从而达到时延目的。本文通过对啁啾布拉格光纤光栅的反射谱进行仿真分析,发现相邻反射谱的旁瓣会出现交叠现象,因此使用六个切趾函数对旁瓣滤除。结果显示：不同切趾函数的滤除效果也不同,能够完全滤除旁瓣并且对反射谱包络影响最小的是柯西切趾函数,经柯西切趾后能使不同波长光信号在对应中心波长1 nm范围内反射率达到1,而其他位置均为0。由于使用光纤绕线盘整合延迟单元传输光纤会产生一定损耗,因此对弯曲损耗进行仿真分析,结果表明：弯曲半径相同时,损耗与工作波长成正比;工作波长相同时,弯曲损耗与弯曲半径成反比。当弯曲半径大于2.9 cm时,弯曲...     

超细低水峰抗弯损光纤的设计及制作

采用全合成预制棒制造法（VAD＋OVD）和改进的G.652.D光纤拉制法制造光纤.研究了工艺中光纤芯径的大小、第一包层的厚度、芯包折射率差、芯包比等参量与光纤弯曲性能的关系,并据此制作了几种超细低水峰抗弯损光纤.该光纤的裸光纤直径约80 μm,涂覆后成品光纤直径约140 μm,当弯曲半径不小于7.5 mm时,能够在1 260～1 625 nm整个波段内满足DWMD的传输要求.     

折射率温敏式光纤温度传感器的理论模型

提出了折射率温敏式光纤温度传感器的理论模型，包括子午光线和偏射光线的影响，讨论了多模光纤的弯曲损耗，理论的分析和结果与实验相当一致。     

内窥镜的红外激光传输用柔性空芯光纤的研制

通过理论计算确立了多功能介质-金属结构空芯光纤的结构参量,优化了液相镀膜法的有关条件,明确了具体制作参量。制作了以聚碳酸酯毛细管为基管的,高柔韧性的,可同时低损耗传输红外目标波长激光和可见导航光红外的空芯光纤。对光纤传输性能进行了测试。在2.94μm波长的Er∶YAG和0.63μm波长的红色半导体激光器的直线损耗分别为0.4 dB/m和3 dB/m。组装在医疗内窥镜中的柔性空芯光纤,在先端以0.9 cm半径135°角弯曲时,对Er∶YAG激光仍有近70%的传输效率;绿色导航光在内窥镜中的的损耗值为11 dB,绿色指示点在内窥镜的视窗中清晰可见。结果表明此种光纤在内窥镜的激光传输方面有重要的应用价值。