长周期光纤光栅透射谱与结构参数关系的研究

采用光纤的3层模型,从模式理论和耦合理论出发,分析了长周期光纤光栅(LPG)一阶各次包层模和基模的耦合特性.通过分析指出,以往用来区分HF和EH模的2种方法是不等价的.利用传输矩阵法模拟均匀和非均匀情况下LPG的功率透射谱,分析光栅各结构参数对一阶低次包层模与基模耦合的影响.     

长周期光纤光栅中纤芯导模与包层模耦合分析

基于简化的长周期光纤光栅模型 ,从理论上分析了其纤芯导模与包层模之间的耦合 ,忽略了一些弱模式耦合 ,包括轴向的模式耦合 ,包层模之间的耦合 ,及基模与偶次包层模之间的耦合 ,在特定波长处只考虑数个奇次包层模耦合 ,简化了长周期光纤光栅的模式耦合 ,从而得到解析解 ,并由此得到相应的透射光谱。与其它模型结果相比较 ,其理论结果与实验结果吻合较好 ,计算量大为减少     

微纳纤芯/包层结构大模场单模聚合物光纤设计

提出了一种微纳纤芯/包层结构大模场单模聚合物 光纤。建立了光纤结构模型,在非 弱导近似条件下,根据波导理论,分析了微纳光纤的单模和波导特性;讨论了微纳纤芯直径 、 芯/包层折射率差以及包层直径等结构参数对微纳纤芯/包层结构聚合物光纤的模场分布、有 效 模场直径等导波特性的影响。结果表明,在传输波长λ＝650nm、微纳纤芯直径Dcore＝172μm、包层 直径Dclad＝250μm和芯/ 包层折射率差δn=0.128时,可获得有效模场直径达126.56μm和芯内能流比为10.66% 的大模场单模聚合物光纤。     

积分法求解长周期光纤光栅透射谱研究

基于光纤光栅的模式耦合理论,用德拜势能法对纤芯、包层内的电磁场进行矢量分析,得到纤芯及各包层中的各矢量场分量的表达式,求解出纤芯和包层模的耦合常数和有效折射率后,利用数值积分的方法通过求解耦合模方程得到光纤光栅的透射率。积分法是一种较为精确的求解透射谱方法,为长周期光纤光栅的优化设计和其在光纤通信、光纤传感领域的高精度测量提供理论依据。     

积分法求解长周期光纤光栅透射谱研究

基于光纤光栅的模式耦合理论,用德拜势能法对纤芯、包层内的电磁场进行矢量分析,得到纤芯及各包层中的各矢量场分量的表达式,求解出纤芯和包层模的耦合常数和有效折射率后,利用数值积分的方法通过求解耦合模方程得到光纤光栅的透射率。积分法是一种较为精确的求解透射谱方法,为长周期光纤光栅的优化设计和其在光纤通信、光纤传感领域的高精度测量提供理论依据。     

包层结构对光子晶体光纤光栅反射谱的影响

利用RSoft软件对包层空气孔为正六边形对称结构的光子晶体光纤的模场进行了分析,并使用模式耦合理论和传输矩阵法对光子晶体光纤光栅(PCFG)特性进行了计算和仿真,对比了不同包层结构和纤芯尺寸的PCFG反射谱之间的差异.仿真结果显示,占空比和纤芯尺寸的大小可影响谐振峰的数量和谐振波长值的大小.     

大空气孔微结构光纤光栅反射谱分析

采用有限元方法和耦合模理论,分析了圆型大空气孔微结构光纤Bragg光栅的光谱特性,并进行了数值计算.结果表明,随纤芯半径的增大,此类光纤光栅纤芯模式和包层模式的谐振蜂向长波长方向漂移.随包层空气孔半径的增大,包层谐振峰向长波方向漂移,并逐渐趋于稳定值.随包层空气孔中填充材料折射率的增大,纤芯模式谐振峰中心波长不变,而第...     

大模场双包层光纤熔接的功率对准技术研究

为了提高高功率光纤激光器中大模场双包层光纤的熔接质量,采用NUFERN 20/400μm双包层光纤搭建了光功率对准系统,对大模场双包层光纤中存在包层光以及纤芯中只有基模和存在高阶模时光纤径向偏移与耦合效率的关系进行了理论分析和实验验证。结果表明,大模场双包层光纤中包层光和纤芯中高阶模的存在使耦合效率对径向偏移变化的敏感度降低,滤除包层光和高阶模后耦合效率随光纤径向偏移量呈高斯型变化; 使用光功率对准系统搭建千瓦级双端抽运激光系统,最大输出功率约1170W,光光转换效率约73%,光束质量约1.22,实现了千瓦级准单模输出。光功率对准技术能够实现待熔光纤的精确对准,对高功率光纤激光器输出性能的提升有重要意义。     

空芯光子晶体光纤导波模式特性分析

采用平面波展开法研究了空芯光子晶体光纤(HC-PCF)的导波模式特性。结果表明,在包层带隙范围内,当导波模的纵向相位传播常数 满足一定条件时,才能在HC-PCF纤芯中形成稳定的基模传输;并且,纤芯基模的模场分布与光波长有关,当光波长位于纤芯基模传输曲线中央时,光波能量被很好地约束在纤芯中,而当光波长位于纤芯基模传输曲线的上下边沿时,光波能量将向包层中漏泄。     

阶跃折射率光纤中的激光模式特性

研究了根据阶跃折射率光纤中传输的光场遵循贝塞尔分布的光纤中的激光模式特性,通过贝塞尔方程解析解的方法,利用计算机仿真得到了光纤内和光纤出射端外典型的低阶线偏振模(LPmn模)的光强分布特性和传输特性;同时,研究了大模场光纤参数如纤芯直径、纤芯折射率和包层折射率等不同时典型低阶LPmn模式的光强分布特性和传输特性的变化规律;并且计算了各典型的低阶LPmn模式的M2因子,讨论了光纤激光光束质量因子的特点及随光纤参数的变化规律。     

Guided Wave Analysis of Hollow Optical Fiber for Mode-Coupling Device Applications

In this paper, optical mode characteristics of hollow optical fibers are thoroughly analyzed using finite element method. The guided modes along the ring core and cladding are identified and their optical properties are investigated. For the core modes, we investigated intensity distribution, higher order mode cutoff, propagation constant, and chromatic dispersion. The mode coupling between the fundamental mode and the excited modes in both core modes and cladding modes are discussed for applications in mode-coupling devices.     

Unified Approach for Coupling to Cladding and Radiation Modes in Fiber Bragg and Long-Period Gratings

Couplings of core mode to guided cladding and unguided radiation modes in fiber Bragg and long-period gratings are investigated by a unified approach based on complex mode matching method (CMMM). With the combination of the perfectly matched layer (PML) and the perfectly reflecting boundary (PRB), the continuous radiation modes can be well represented by a set of discrete complex modes so that simulation of coupling to radiation modes is greatly simplified and may be treated in the same fashion as guided modes. Numerical results of fiber Bragg and long-period gratings with refractive index of the outer cladding lower, equal, and higher than that of the inner cladding indicate that the unified approach is highly effective in the simulation of couplings to cladding and radiation modes.      

Characteristics of cladding index modulated fiber gratings for ambient refractive index sensing

Characteristics of cladding index modulated fiber gratings for ambient refractive index sensing is studied in this paper. The modes propagation properties and coupling properties in cladding index modulated FBG are studied based on the classical coupling mode theory while considering interactions among multiple modes and developed on a three-layer step-index fiber geometry. Evolution of cladding mode resonance spectra of cladding index modulated FBG with the decreasing of fiber diameter is simulated and compared with the core grating. Sensing characteristics of cladding modes resonance of cladding index modulated FBG to the variation of ambient refractive index is detailed and emphasized for cladding modes resonances has a much narrower bandwidth. Results show that cladding index modulated fiber grating has better spectrum for ambient refractive index sensing applications under the same sensitivity with core index modulated fiber grating and may be applied to many field including biochemical sensing and environmental monitoring.     

长周期光纤光栅谐振波长及耦合系数的研究

运用Matlab7.0软件进行建模,研究发现,当光栅周期确定后,波长改变时高次包层模与导模耦合的谐振波长处于长波长处,而低次包层模式与导模耦合的谐振波长处于短波长处;光纤参数的变化对耦合系数的影响程度不同,耦合系数对纤芯半径的变化更敏感,特别是纤芯半径变小时,奇次耦合系数的最大值所对应的模式次数向相反方向漂移.由此可见,光纤参数的变化对谐振波长和耦合系数会产生一定的影响,而这些影响会进一步引起透射谱损耗峰的漂移和分裂.     

表面膜层参数对长周期光纤光栅特性的影响

采用严格的耦合模理论建立了表面涂覆弱吸收薄膜长周期光纤光栅（LPFG）的理论模型，用微扰法对复数超越特征方程进行了求解。研究发现，对应某一膜厚，存在一折射率范围，有效折射率的变化和谐振波长偏移特别明显；但消光系数对有效折射率和谐振波长的影响则很小。从功率密度分布曲线可看出低阶奇次包层模式与纤芯模式的耦合要强于低阶偶次包层模式与纤芯模式的耦合，消光系数引起的功率损耗较小。薄膜折射率对透射谱的变化（幅度和谐振峰偏移）影响很大；消光系数对谐振峰偏移影响很小，对谐振峰幅度的影响与具体的薄膜折射率有关。结果表明，敏感薄膜折射率和消光系数与传感器的灵敏度高低有直接关系，传感器的结构优化非常必要。     

包层腐蚀机械写制长周期光纤光栅的耦合特性研究

利用周期为600μm的刻槽板,采用单面受压的方式包层对经过HF溶液腐蚀后的单模光纤施加压力,形成机械写制长周期光纤光栅(LPFG).通过测最具有不同包层直径的机械写制LPFG在各种压力下的透射光谱,研究包层直径对纤芯基模与包层模LP12、LP13间耦合特性的影响.实验结果表明,随着包层直径的减小,谐振波长发生红移,耦合...     

中短波HgCdTe金属接触的退火研究

为制备良好的碲镉汞金属接触,研究了热退火处理对中短波Hg空位掺杂碲镉汞金属接触的影响。对中短波HgCdTe-Sn/Au接触及中波HgCdTe-Cr/Au接触经不同条件退火后的接触进行了测量。对于短波碲镉汞,p型HgCdTe-Sn/Au接触经95 ℃,30 min退火可降低比接触电阻2个量级,而经125 ℃,30 min退火可降低3个量级;离子注入的n型HgCdTe-Sn/Au接触则容易形成欧姆接触。对于中波碲镉汞,退火前p型HgCdTe-Sn/Au接触平均比接触电阻为10-1 Ωcm2量级,经适当条件退火可以降低3个量级;此外,Sn/Au比Cr/Au更适合作为中波HgCdTe的接触金属。因而HgCdTe金属接触可通过一定退火处理得到改善。