基于平行排列3×3耦合器的光器件

本文对基于平行排列3×3耦合器的光纤器件进行了研究。平行排列3×3耦合器不仅可以实现双端口光开关、全光缓存器、光纤谐振腔等器件,而且可以用作可调耦合比的耦合器。由于平行排列3×3耦合器的弱耦合特性和平行排列结构,使得基于平行排列3×3耦合器的光器件具有许多独特的特点。更重要的是,由于这种耦合器的平行排列结构,使得它很容易做成平板波导结构,形成各种集成光器件。     

基于3×3耦合器的非平衡光纤Mach-Zehnder干涉仪传输特性研究

研究了一般条件下基于3×3耦合器的非平衡光纤Mach-Zehnder干涉仪的传输特性。运用波导耦合理论和光纤偏振光传输理论,通过推导,得到干涉仪输出光强、可见度以及相位噪声的表达式,分析了干涉仪三路输出光强之间的相互关系,以及可见度、相位噪声与干涉仪输入光偏振态之间的关系。     

熔融拉锥型单模光纤光功率比耦合器的研制

本文由耦合波方程出发推导了熔融拉锥单模光纤耦合器的功率耦合比与拉伸长度的关系,并数值计算了光纤耦合器的光功率分配。实验上利用实验室现有的设备制作出2×2型、单窗口1×2型1550nm宽带耦合器,并完成了对制备出的光纤耦合器的光功率检测。通过理论与实验的比较得出熔融拉锥机制备的单模光纤光功率比耦合器的耦合曲线与理论上的耦合曲线基本一致,制备出的耦合器符合耦合器检验标准。     

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。     

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。     

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°     

布里渊单模光纤环形腔激光器实验研究

实验研究了布里渊单模光纤环形腔激光器(BSFRL)的输出功率、输出光谱和输出时域特性。通过对激光输出功率和光谱特性与构建激光器的光纤长度和输出耦合器的反馈耦合比关系的研究与分析发现,当构建的BSFRL的输出耦合器反馈耦合比为0.4、光纤长度为1.5 km时,BSFRL具有低泵浦阈值、高转换效率和稳定的单模激光输出,此时激光器的泵浦阈值约为3 mW,光-光转化效率为65%。通过调节偏振控制器,得到稳定的锁模脉冲输出。讨论了BSFRL的时域不稳定性并给出了相应解释。     

高分光比光纤零耦合器临界耦合特性的理论分析与实验论证

对光纤失配非对称耦合器中的模式耦合特性进行了理论和实验研究 ,给出了两光纤失配量的临界判据r2 r1 =0 62～ 0 63 ,指出当失配度超过此下限后 ,因出现高阶模的耦合而降低分光比。合理控制失配量 ,研制出分光比为 5× 10 3～ 10 5,损耗为 0 1～ 0 .2dB的光纤零耦合器。     

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。     

保偏光纤耦合器波长耦合比研究

根据单模光纤模激励理论,论述了熔融拉锥型光纤耦合器的工作原理,得出了耦合器耦合比和波长的关系,并对保偏光纤耦合器的耦合比、波长与温度的关系进行了实际测试.     

光纤干涉信号的3×3耦合器解调及偏振衰落分析

建立了基于3×3耦合器的光纤Mach-Zehnder（MZ）干涉型传感系统。在对3×3耦合器信号解调方案进行了推导和分析后,对干涉信号中偏振衰落现象进行了理论分析和实验研究,并指出了它对3×3耦合器信号解调方案的影响。针对偏振衰落现象的特点,提出了消除这一问题的方案,实现了干涉仪信号的无偏振衰落输出。     

环形腔Er3 /Yb3 共掺双包层光纤激光器

采用输出波长为975nm的LD通过锥形光纤束耦合器(TFB)泵浦15m长的Er^3 ／Yb^3 共掺双包层光纤(EYDF)，实现了全光纤型环形腔EYDF激光器。实验中，尝试了不同耦合比的耦合器作为该激光器的输出耦合器，当输出耦合比为99％时，得到了最佳实验结果：激光波长为1565．8nm，输出功率为1．07W，斜率效率为40％，光一光转换效率达30．5％。     

渐变折射率平板波导耦合器研究

介绍了渐变折射率平板波导耦合器的结构特点，并用波导理论详细分析了其工作机理及制作方法，给出了相应的设计方程。尤其是针对半导体光放大器与单模光纤耦合的问题，介绍了渐变折射率平板波导耦合器在光通信系统中的实际应用，由于渐变折射率平板波导耦合器可以有选择性地对半导体光放大器的输出模斑进行有效变换并压缩光束的束散角，因此实现了半导体光放大器到单模光纤的高效率光耦合，其光耦合损耗约为3dB，可基本满足工程使用要求。从光学特性上，渐变折射率平板波导耦合器可以在许多领域替代柱面镜。     

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耦合器的马赫-曾德尔干涉仪的光纤光栅波长解调技术

介绍了一种基于3×3和2×2光纤耦合器构成的非平衡马赫-曾德尔干涉仪的波长解调方案。理论分析和数据对比表明,相对于由两个2×2光纤耦合器构成的马赫-曾德尔干涉仪,本干涉仪具有宽谱的灵敏度、能跟踪波长的变化方向和相位展开的优点。实验方案用于测量固定在悬臂梁上的传感光纤布拉格光栅(FBG)的峰值波长变化,获得了±1 pm的静态波长解调精度,在10 Hz处的动态分辨率为27 n/εHz。相位展开算法使得应变测量范围达到了2014με,对应的相位变化为3.22π。     

研究单模光纤偏振传输特性的三种方法

单模光纤只传输基模即HE_(11)模,但因光纤内部结构不完善或外部环境扰动,会使两个简并的HE_(11x)、HE_(11y)模分离,出现单模光纤双折射现象,它使不同偏振方向的电磁模式具有不同相速,导致传输光波的偏振演化现象.这种单模光纤双折射特性在高速光纤通信系统中会因偏振色散而限制传输码速,在相干通信系统中会造成极化噪声,在集成光路中会影响光纤与光波导的耦合效率,而在光纤传感技术中又能用来进行各种物理量的传感检测,因此深入研究单模光纤的偏振传输特性兼有理论与应用两方面的意义.     

熔锥光纤耦合器的应变研究

本文利用悬臂梁对单模熔锥光结耦合器的耦合比与应变的关系进行了研究。实验表明耦合器的耦合比不但对应变敏感,而且变化有单调性,因此,熔锥形单模光纤耦合器是一种有潜力的光纤应变传感器。     

波长解调用偏振无关光纤干涉仪的研究

针对光纤激光传感器信号解调过程中,干涉仪输出干涉条纹可见度受输入光偏振态变化以及两臂单模光纤双折射效应的影响,介绍了一种简单的光纤干涉仪消除偏振衰落技术,通过在Michelson光纤干涉仪上加两个法拉第旋转镜来提高输出条纹可见度。使用琼斯矩阵法对干涉仪系统进行理论计算,证明法拉第旋转镜旋转角度在理想的45°附近时能达到很好的消偏振效果,并通过实验进行了有效地论证。     

熔锥型光纤器件微观结构对光学性能的影响

针对熔锥型光纤耦合器存在的性能一致性差、损耗高和隔离度低等问题,利用耦合模方程,通过Matlab软件计算发现,光纤折射率0.02的变化可以使耦合器的分光比变化1个周期;基于分子振动理论,得出了光纤玻璃红外光谱特征峰与Si-O-Si键角的本质关联,并推导了键角、分子体积和折射率间的关系表达式;通过显微红外光谱测试发现,光纤耦合器熔锥区的折射率分布不均匀,其锥区的折射率最小,熔区次之,裸光纤最大,并且拉锥速度变化50 μm/s,折射率大约变化0.002,这将严重影响耦合器的光学性能.     

基于耦合分光可见度的光纤温度传感器

基于光纤耦合原理,利用耦合分光可见度概念,提出了一种新型的光纤温度传感器。其传感元件是由2根常规通信单模光纤熔融拉锥而成的光纤耦合器,将传感探头置于温度场中,传感器周围温度变化改变包层材料折射率,从而引起渐逝场分布变化导致能量在耦合器两臂中的重新分配,使输出耦合分光比（CR）相应发生变化。为提高传感器的性能,采用所定义的耦合分光可见度Vis来取代耦合CR,对CR和Vis的特性进行了分析、比较,验证了利用Vis作为光纤传感器的输出具有更高的灵敏度及信噪比。对该温度传感器在20～45℃的温度进行了测试,实验结果与理论分析具有良好的一致性。