提高光纤定向耦合器互易性工艺的理论分析

文中提出了一种提高定向耦合器分光比精度,特别是互易性的方法.利用耦合器交叉臂90°相移,实现检测分光比之差,从而实现高精度的耦合器.特别是在分光比50∶50的情况下,耦合器分光比的偏差仅受限于检测器的灵敏度.对于保偏耦合器,该方法可以分别监控消光比和分光比.用这种方法制作出的光纤耦合器可以应用于光纤陀螺,以保证顺时针和逆时针方向的信号光具有更好的互易性,从而提高陀螺的检测精度.     

光纤耦合器的制造设备

本文介绍光纤耦合器的制造设备。该设备采用光纤熔融拉锥工艺，在预设了工艺参数和分光比后，能自动完成耦合器的生产过程。制成的Ｘ型单模光纤耦合器的附加损耗小于０．２ｄＢ，分光比误差小于２％，成品率９０％。     

数值模拟在非对称双芯光子晶体光纤耦合器教学中的应用

本文从对非对称双芯光子晶体光纤耦合器的数值模拟分析,表明提出的结构由于两不同偏振方向模式的耦合程度相近,使得这种耦合器可忽略光偏振特性的影响;同时,在一定分光比下,耦合器具有波长响应平坦性,可制作不同分光比的宽带双芯耦合器,并且带宽、分光比偏差程度、耦合长度等特性较普通宽带光纤耦合器都有较大改善,为宽带非对称双芯光子晶体光纤耦合器的制作提供了理论支持。     

熔锥型保偏光纤耦合器分光比的依赖性研究

基于耦合模理论,推导了熔锥型保偏光纤耦合器快慢轴耦合系数的关系式。通过对标准3 dB保偏光纤耦合器的偏振依赖性、波长依赖性、温度依赖性、双折射依赖性所引起的分光比变化的分析,得出了不同依赖因素对标准3 dB耦合器分光比稳定性影响程度的大小。分析结果表明,保偏光纤耦合器的双折射依赖性十分显著;波长依赖性和温度依赖性其次;在一定的工艺条件下,偏振依赖性可以忽略。另外,耦合器的固有双折射越大,分光比波动越大。所得结论对制作熔锥型保偏光纤耦合器的光纤选择、拉制工艺、封装工艺的优化和改进有重要意义。     

光纤电视系统用Y型光纤耦合器的制作尝试

本文介绍了用于光纤电视系统的熔接式光纤Ｙ型双工耦合器的制作与实验结果。导出了传光效率的经验公式，并得出了Ｙ型光纤双工耦合器最佳分光比为１：１的结论。还制作了大分光比的Ｙ型光纤分路器。     

封装材料对光纤器件的性能影响

为查明熔锥型光纤器件封装材料对器件光学性能的影响,基于弱波导耦合模理论,建立了封装材料折射率与光纤耦合器分光比的数学模型,找到了它们之间的关联规律.以六轴光纤耦合器熔融拉锥机制作耦合器样品,以H2O与NaCl的不同配比实现封装材料折射率的变化,进行了相应的光学实验.实验结果表明:光纤耦合器的分光比对封装材料的折射率很敏感,折射率在一定的范围内,随着封装材料折射率的增大,耦合器分光比增大,并且具有单调性.这为封装材料的选取提供了理论依据与实验指导.     

模耦合与双折射对NOLM开关特性的影响

从光耦合器的耦合方程出发 ,全面分析了光耦合器与环路光纤的模耦合与双折射对NOLM开关特性的影响。研究表明 ,在耦合器为弱耦合条件下 ,环路光纤的模耦合和耦合器的分光比是影响NOLM开关效率和消光比的最重要的因素。只要环路光纤的模耦合角为零 ,分光比为 1:1,其他因素的影响均可忽略。若要求消光比优于 10dB ,环路光纤的耦合角应小于 4°     

熔锥平行排列3×3单模光纤耦合器的研究

平行排列 3× 3单模光纤耦合器在光开关、光缓存器、光谐振腔、光滤波器等方面有很重要的应用 ,偏振态的演化和波长特性是耦合器应用中的关键问题。利用模耦合理论对平行排列 3× 3单模光纤耦合器的输出性能进行了详细分析 ,得出了光纤引线对耦合器的输出偏振态演化起主要作用 ,而耦合区的影响则比较小 ;通过理论推导模耦合系数 ,分析了耦合器的分光比随波长的变化关系 ,得出了输出分光比比较稳定的耦合器所需要的合适芯间距(对于我们研制的为 12 .5 μm)。并采用可移动火焰实际研制出了具有长耦合区的平行排列 3× 3单模光纤耦合器 ,测试表明输入光波长在 1 5 0 0～ 1 5 75 μm范围内变化时 ,耦合器的输出分光比变化不大 ,理论与实验结果基本相符     

基于强度传输矩阵的保偏光纤耦合器偏振研究

为了描述保偏光纤耦合器的分光比、附加损耗对输入光偏振态较为敏感的问题,提出了强度传输矩阵的概念,利用强度传输矩阵分析方法可以解释分光比和附加损耗随偏振态的变化规律。针对强度传输矩阵的概念,进行了理论分析和实验验证,搭建实验系统测量出耦合器的损耗、分光比以及偏振串音,将测量数据代入到快慢轴的理论方程中进行计算可以得到耦合器的强度传输矩阵参量,并且代入到圆偏振光注入情况下的方程中,进行了相应的实验验证。结果表明,强度传输矩阵参量对于描述保偏光纤耦合器的偏振特性具有重要的参考意义。     

基于3×3和2×2光纤耦合器梳状滤波器的研究

提出了由1个3×3和1个2×2单模光纤耦合器级联组成的反射式光纤梳状波长滤波器,给出了其基本结构形式,并对其特性进行了分析。分析结果表明:当组成滤波器的2个耦合器的分光比和光纤干涉臂之差取一些定值时,可以使滤波器产生性能良好的梳状输出谱图。与采用3个耦合器串联而成的级联Mach-Zehnder干涉仪(MZI)相比,该器件可以实现相同的功能,但只用到2个耦合器,并且在实际制作时可以对耦合器的分光比进行准确的监测和控制。研制出了具有输出峰间隔为1.6 nm、近似于方波的波长交错滤波器,理论与实验结果基本相符。     

激光告警系统中的光纤时间延迟测向技术研究

理论分析了光纤时间延迟技术基本原理,并对其在激光测向告警系统中的应用进行了 实验研究。实验中采用高速数字滤波器滤除干扰信号,再通过测量光强重心的光纤延迟时间来解算激光辐射的入射角,从而降低了激光告警系统的虚警率,大幅度提高了延迟测向的准确性与稳定性。     

光纤耦合器与速度干涉仪的灵敏度

通过改进光纤定向耦合器的结构,可以显著提高光纤速度干涉仪的灵敏度.该文从熔融拉锥型光纤定向耦合器的数学模型出发进行研究,详细分析了2×2和3×3型光纤定向耦合器在全光纤速度干涉仪(AFVISAR)中的具体作用,并对此两种结构的光纤速度干涉仪的性能(主要是灵敏度)的优劣进行了对比分析,表现出3×3型光纤定向耦合器构成的两端探测系统的优越性.最后提出采用N×N型光纤定向耦合器可能带来的光纤速度干涉仪性能的提高和适用局限性.     

Fiber loop reflectors

The theory and application of fiber loop reflectors, fabricated by forming a fiber loop between the output ports of a directional coupler, is described. The reflectivity of the loop is shown to depend upon the coupling characteristics of the coupler and on the degree of birefringence in the fiber loop. Measured loop reflectivities, in terms of wavelength response, coupling ratio, and loop birefringence are shown to agree very well with theory. Two applications of the fiber reflector are briefly discussed; an all fiber laser and a duplex optical communications link using a single light source     

Subwavelength Dielectric-Fiber-Based THz Coupler

We demonstrate a terahertz (THz) directional coupler for future THz applications including THz power dividers, THz communications, and THz fiber-endoscopes. By using subwavelength polyethylene fibers, we successfully established a single-mode fiber-based THz directional coupler. Unlike traditional directional couplers, the demonstrated subwavelength directional fiber coupler shows less dependency on the overlapped length of two fibers and the delivered THz frequency in our interested minimal-attenuation wavelength regime. By tuning the geometry, we also show the feasibility to control the coupling ratio.      

光纤耦合器及其应用

光纤耦合器是一种定向耦合器,是光纤通信系统中重要器件之一．虽然目前光纤耦合器的大部分应用还只涉及到它的线性特性,但是耦合器中的非线性效应自1982年起就开始研究,其中一个重要应用是全光开关．介绍了光纤耦合器的基本结构及工作原理,重点对光纤耦合器进行了线性与非线性理论分析,具体介绍了几种光纤耦合器的应用实例．     

An all single-mode fiber Michelson interferometer sensor

A Michelson interferometer made from a single-mode fiber directional coupler with silver mirrors deposited on fiber ends is presented. This interferometer is simple to fabricate and has a theoretical visibility of unity, irrespective of the splitting ratio of the coupler. A theoretical analysis of its performance is described. Locking to quadrature was achieved by tuning the frequency of the laser source at 1.52μm. Results are presented for the interferometer operating over one kilometer of single-mode fiber, in a passive remote sensing configuration.     

光纤延迟线长度编码优化设计

在光纤延迟测向激光告警系统中，光纤延迟线是用来连接光学接收系统和光电转换系统的．起到传输光、延迟光、对光信号进行编码的作用。由于光纤延迟线的长度不同，光学窗口接收到的激光脉冲产生不同的时间延迟．从而实现激光方位信息到时间信息的转变。光纤延迟线的长度对激光告警器的体积、光学损耗、虚警率等因素有着直接的影响，在此利用激光脉冲的相关特性，通过最优化理论对光纤延迟线进行排列组合．提出了光纤延迟线长度编码的优化设计方法，通过对相关理论的分析与计算．得到了一个全向矩阵的排列方式，从而得出了相应的排列原则。按照该原则对光纤延迟线进行排列组合，从理论上得到了最优的光纤延迟线总长度值，为激光测向告警器的优化设计提供了重要的理论依据。     

Broad-band optical directional couplers and polarization splitters

A method is described for designing broadband optical directional couplers. The basic idea is to determine an optimum distance between the waveguides where wavelength dependence of the coupling coefficient vanishes at a given wavelength. The method is applied to design directional coupler polarization splitters. As an example the computer design of a polarization splitter made of single-mode twin-core optical fiber is presented. The extinction ratio obtained for waves with undesired direction of polarization is better than -20 dB within a wavelength range of 80 nm. The sensitivity of the design to variations of the main parameters caused by the production process is discussed for characteristic examples     

高功率非对称泵浦耦合器理论研究

高功率非对称泵浦耦合器是高功率连续光纤激光器的关键无源光器件,它可以将多路泵浦光高效率地耦合进主光纤中,从而为光纤激光器提供所需的泵浦光功率,但已有双波导耦合理论并不能直接应用于该型耦合器的研究。为解决这一问题,在双波导定向耦合器的不完全耦合理论基础上,针对高功率泵浦耦合器非对称的特点,将其耦合系数和光功率方程组做了进一步推导,并进行了数值仿真,研究结果表明:两光纤中的光功率按照一定周期变化,当泵浦光纤的锥角在1~1.5之间时,可以获得97%以上的最佳耦合效率,且与其对应耦合长度的局部变化对耦合效率的影响较小。该研究结果对高功率非对称泵浦耦合器的设计及制作均具有指导意义。     

Study of polarization-dependent coupling in optical waveguidedirectional couplers by the effective-index method with built-inperturbation correction

Polarization dependence is a major factor of consideration in the design of optical waveguide devices for application in optical fiber transmission systems. In this paper, we apply the recently proposed effective-index method with built-in perturbation correction to the study of the polarization dependence in the coupling coefficient of a directional coupler that consists of two parallel rectangular-core waveguides. Numerical results are found to agree with those calculated by the vector version of the Marcatili method with perturbation correction. With numerical illustrations, we show that the polarization dependence in the splitting ratio of a directional coupler can be eliminated by a proper choice of the physical parameters of the coupler. Our results provide useful guidelines for the design of polarization-insensitive integrated-optic directional couplers