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。     

光纤耦合器对光纤傅里叶变换光谱仪的影响

光纤耦合器是全光纤傅里叶变换光谱仪(FFTS)的关键元件.根据耦合模理论,分析了光纤耦合器的分束比、附加损耗等传输特性对FFTS的工作带宽和测量准确性的影响.提出一种修正方法,即根据耦合模理论,拓展光纤耦合器传输矩阵的定义,通过实验测量确定其值,进一步计算得到反映光纤耦合器传输光谱特性的窗形函数,用于FFTS的光谱修正.采用此修正方法不但拓宽了FFTS的工作带宽,提高了其测量准确性,而且降低了FFTS对光纤耦合器传输特性的要求.     

基于波长扫描调制法测量保偏光纤的偏振特性

分析了保偏光纤偏振特性及其拍长和偏振消光比的基本测量原理,并根据单模保偏光纤基模的2个正交偏振模分量HEx11与HEy11间的相位差与波长的关系,推导出偏振拍长的测量关系式,提出了测量保偏光纤偏振特性的波长扫描调制法.采用此方法对熊猫型保偏光纤(YOFC-3367WY)的偏振特性进行了验证性实验研究.拍长和偏振消光比的测量结果表明,在该保偏光纤工作波长处试验结果与理论分析相当一致,说明该方法具有简单易行、测量精度高的优点.     

非保偏光纤环形激光器输出激光偏振状态分析

利用琼斯矩阵理论，建立了非保偏光纤光栅环形激光器偏振特性的简化分析模型。通过实验验证，利用此模型的分析结果与实验结果是一致的。分析表明，采用非保偏光纤制成的激光器,能够得到较稳的功率输出，但偏振态紊乱；而简单地加入起偏器会使激光器的输出功率稳定性发生恶化，而且偏振特性也得不到改善。而要利用非保偏光纤实现单偏振输出，必须对激光器采取特殊的偏振控制措施。     

全光纤在线偏振参量测试系统

设计和研制了一套全光纤在线偏振参量测试系统,该系统由全光纤偏振控制器、全光纤在线偏振仪等组成.系统的光路完全由光纤构成,没有插入分立器件.通过数据采集卡和Labview编程,实现了全光纤在线偏振参量测试系统对偏振态的准确控制和对斯托克斯矢量的实时、准确和高速的测量.该系统能实现对光的偏振态、偏振度、消光比和偏振相关损耗等偏振参量的测量,并能实现偏振态监控和偏振稳定的功能.     

用于宽带偏振无关耦合器的双芯光子晶体光纤

提出一种可用于宽带偏振无关光定向耦合器的新型双芯光子晶体光纤(PCF),利用全矢量有限元方法分析了光纤结构参数对其光学特性的影响,得到了一组优化的双芯PCF结构参数,满足易于制作、易于接续和接续损耗低等应用要求,在此基础上对光纤结构进行了改进,进一步降低了制作难度,基于该光纤可以设计出在1.26～1.625μm范围内分光比误差小于1%、两偏振态分光比误差小于0.2%的50:50耦合器,并在现有实验条件下,试制了近似结构的双芯PCF。     

基于侧边抛磨光纤的侧面熔粘耦合的光纤耦合器

针对熔融拉锥法难以应用于制作特种光纤耦合器的情况,研究设计了一种适用于光子晶体光纤(PCF)或椭芯保偏光纤(ECPMF)等特种光纤耦合器制作的光纤侧边抛磨、侧面熔粘(FSA)耦合方法。通过建立仿真模型优化了光纤侧边抛磨的抛磨区包层剩余厚度等关键参数,利用侧边抛磨单模光纤(SMF)成功制作出FSA侧边抛磨光纤耦合器,并测试了光纤耦合器的相关特性参数。实验结果显示,侧面FSA耦合方法可制作耦合比(CR)为0～90%的特种光纤耦合器;所制作的光纤耦合器附加损耗(EL)小于0.5dB;在100nm光波长范围内,波长相关损耗(WDL)小于1dB;耦合输出端的偏振相关损耗(PDL)在光波长1310nm、1550nm处分别为0.30dB、0.45dB。研究结果验证了光纤侧边抛磨、侧面FSA耦合方法制作特种光纤耦合器的可行性,为有特殊要求的PCF或ECPMF等特种光纤耦合器制作奠定了方法基础。     

双Sagnac环滤波器的传输特性分析和实验研究

利用传输矩阵理论,对一种双Sagnac环滤波器的传输特性进行了理论推导和仿真分析,该滤波器由两段不同长度的保偏光纤（PMF）并联构成。仿真结果表明：该滤波器具有偏振无关和通道间隔可调的特性。对双Saganc环滤波器的传输谱进行了实验测试,通过调节滤波器中的偏振控制器（PC）,可以实现通道间隔的可调操作,调整入射光的偏振态并不会改变光谱形状,与理论分析得到的结论一致。最后,为了验证双Saganc环滤波器在激光器系统中的通道间隔可调特性,设计了一种基于四波混频（FWM）效应和双Sagnac环滤波器的通道间隔可调多波长掺铒光纤激光器。实验结果表明：该激光器可以输出通道间隔为0.9nm或0.35nm的多波长激光,这与仿真结果以及测量结果一致。     

干涉型光纤传感器输入偏振态反馈控制的分析研究

光纤干涉仪中的偏振态保持或控制技术是干涉型光纤传感器研究中极为重要的一个问题.特别当干涉光的两臂中的偏振态正交时,干涉仪输出的干涉信号为零,这时传感信号将完全消失.这原则上可以采用保偏光纤技术解决,但目前保偏光纤和保偏光纤耦合器成本高、技术不完善,人们对光纤水声传感器等干涉型光纤传感器中的偏振衰落问题的解决一般采用低双折射率光纤加消偏振态衰落或偏振控制的方式.经过研究分析,可以认为光纤干涉仪中的两臂偏振态的变化总体效果等同于从第一只耦合器输入光波的偏振态变化,当该输入偏振态的变化等于光纤干涉仪中两臂偏振态的反变化时,输入偏振态补偿了干涉仪中的偏振变化,因此有可能通过控制输入端光纤的偏振态达到对光纤偏振控制的目的. 对光纤干涉仪输入偏振态的反馈控制机理做了较深入的理论分析,推导出反馈系统的反馈信号与输入偏振态的关系式,建立并根据系统闭环控制物理模型,分析了光纤偏振控制器电压初始值要求及该反馈系统可能存在的稳定点,对消偏振衰落系统的设计和制作有较大的指导意义.(PD12)     

偏振分光法光信噪比监测技术研究

偏振分光法是基于偏振特性分离信号和噪声的光信噪比(OSNR)监测技术,光纤的非线性效应和偏振模色散会引起传输信号偏振态的改变,影响OSNR的测量准确性.在介绍偏振分光法工作原理和设计流程的基础上,定量分析了非线性效应对偏振分光法测量精度的影响,最后提出了一种附加光滤波器的双通带偏振分光法OSNR测量方案,仿真实验证明该测量方法可提高OSNR的测量精度.     

双矩形纤芯光子晶体光纤偏振分束器

基于双折射效应设计了一种新颖的纤芯为椭圆空气孔,包层为圆形空气孔的矩形双芯光子晶体光纤偏振分束器。用半矢量光束传播法(BPM)数值模拟了基模情形下该偏振分束器的性能,结果表明:在工作波长为1.55μm,光纤长度为1659μm时,两个纤芯在X、Y方向偏振光的隔离度分别达到了-41.3 dB和-39.1 dB,隔离度小于-10 dB的带宽超过了80 nm,达到了良好的偏振分束性能。同时,模拟了实际加工误差对所设计的偏振分束器的影响,得出在1.55μm的工作波长下,误差达到±7%时,隔离度仍能小于-10 dB,具有较高的实际应用价值。     

Fiber-optic nonlinear coherent coupler

A new type of fiber-optic nonlinear coherent coupler consisting of a low-birefringence fiber and a fiber-optic polarization beam splitter is proposed. The principle of operation is based on nonlinear polarization change in the low-birefringence fiber. The characteristics of the fiber coupler are analyzed using the Stokes parameters formalism on the Poincaré sphere. The coupler is shown to be capable of acting as an intensity discriminator, pulse reshaper, and all-optical gate.     

双芯光纤的偏振分束特性研究

偏振分束器是光学中的重要器件,它将入射光按其偏振特性进行分离,它主要应用于需要对偏振态进行有效控制的光学系统中。微型化光波导偏振分束器已成为光通信领域的研究趋势。双芯光纤偏振分束器承接了双芯的特殊优势,是一类基于模式干涉的偏振分束器,根据耦合长度的不同将两种偏振态分离开来,这一类的分束器具有设计灵活、体型小、价格低廉、应用广泛等优点。本文基于椭圆芯双芯光纤,先从理论方面介绍了偏振分束的原理,再利用Rsoft软件模拟分析了x、y方向的耦合长度及其x、y方向的耦合长度差值随纤芯长短轴比例、入射光波长、纤芯包层折射率差、纤芯间归一化距离的变化趋势。最后,通过优化设计,获得了长度为22.29cm、消光比可以达到20dB以上的偏振分束器。     

Highly sensitive twist sensor based on tilted fiber Bragg grating of polarization-dependent properties

The transmission intensity of the tilted fiber Bragg grating (TFBG) is strongly dependent on the polarization properties of the TFBG. The polarization characteristic of the cladding modes can be used for twist measuring. In this paper, a highly sensitive fiber twist sensor is proposed. The transmission intensity on the strong loss wavelength showed a quasi-sin θ changing with the twist angle ranging from 0° to 180° for S- or P-polarized input. A high sensitivity of 0.299 dB/° is achieved, which is almost 17.9 times higher than that of the current similar existing twist sensor. The twist angle can be measured precisely with the matrix.     

Reproducible fabrication method for polarization preservingsingle-mode fiber couplers

The adaptation of the biconically-tapered-fused (BTF) fiber coupler fabrication approach to polarization preserving fiber couplers is reported. Two practical methods for identifying and aligning the birefringent axes of the fibers forming the coupler are described. The fabrication approaches are highly reproducible and the 3-dB couplers fabricated exhibit less than 1.0-dB insertion loss, controllable splitting ratio, and an average polarization extinction ratio of 15 to 20 dB     

光栅参数对折射率剖面非均匀取样光纤光栅的影响

利用传输矩阵法,数值分析了光栅参数对折射率剖面非均匀的均匀光纤光栅及取样光纤光栅的透射谱、偏振关系损耗和偏振模色散的影响。计算结果表明,均匀光纤光栅的光栅条纹可见度及光栅周期对其偏振关系损耗和偏振模色散影响很大;改变取样光纤光栅的取样周期及光栅段长度,透射谐振峰的幅度、偏振关系损耗和偏振模色散的最大值均随取样光纤光栅长度的增加而递增。与靠近中心波长的谐振峰相比,折射率剖面非均匀导致的双折射对取样光纤光栅远离中心波长的谐振峰的影响较小。     

金属修饰的微结构光纤偏振分束器

提出了一种金属修饰的微结构光纤偏振分束器,并且利用全矢量有限元法仿真分析了该偏振分束器的长度与其结构参数的关系,进而得出了该偏振分束器长度随孔间距、占空比变化的一般规律。研究结果表明:当其他结构参数一定时,该偏振分束器长度会随着孔间距的减小而减短;占空比减小,偏振分束器长度也会随之减短。最终综合考虑其性能与金属材料带来的损耗的影响,设计出一种结构简单的微结构光纤偏振分束器。该偏振分束器长度为3.523 mm,在其工作波长1。55 m处消光比高达74.9 dB,消光比高于20 dB的波长范围为1.53~1.57 m之间的40 nm范围,覆盖了整个光通信的C波段范围。并且该偏振分束器有着较好的冗余特性,在偏振分束器长度存在5%的误差时,仍能保持较好的性能。     

反射式扫描近场光学显微镜及其成像

介绍了一种光纤探针同时作为光源和探测器的反射式扫描近场光学显微镜，该装置通过采用相干探测、偏振分光等技术克服了该类显微镜所普遍面临的噪声背景干扰问题，具有较高的光学信噪比，并通过样品纵向振动调制锁相实现了对样品表面光强梯度信号的探测成像，进一步改善了成像质量。成像研究表明该装置可对近场衰逝分量进行有效探测并实现了超衍射极限成像。     

Design of a 1 × 2 novel optical switch based on polarization converters and splitters

In this paper, a 1?×?2 optical switch based on two TE/TM polarization converters, one 1?×?2-polarization beam splitter and a hybrid 2?×?2-polarization beam splitter/combiner is designed and discussed. The novelty of this work resides in the design of a 2?×?2-hybrid polarization beam combiner/splitter, operating as a 2?×?2 polarization optical switch through the combining and the splitting of polarized signals issued from two TE/TM polarization controllers. The novel hybrid splitter/combiner can route an optical signal either to a bar or a cross port with an extinction ratio higher than 90 dB, thanks to the feature of polarization splitting used in this device to suppress undesired polarization states and minimize the polarization-dependent loss. We have used polarization beam converters to switch between two orthogonal modes in order to facilitate the routing of these signals through the 2?×?2-hybrid polarization splitter/combiner. We changed the polarization states of signals, in our simulation via OptiSystem, through polarization controllers, by modifying only their phase shifts between 0 rad and π rad. The proposed 1?×?2 optical switch presents an average insertion loss of 3.5 dB.