锥型光纤的制备和理论分析

文章从理论上分析熔锥光纤锥的特性,模拟了锥形光纤表面的倏逝波的特性,同时,利用熔拉法在实验室中制备较好的锥形光纤,实验表明,该加工方法得到的锥形光纤的表面光洁程度较高。     

熔锥型光纤声光可变衰减器

利用耦合模理论对光纤熔锥声光器件进行了数值模拟,得到了全光纤声光衰减器传输谱和可调谐性。分析了带宽与声波长、耦合长度的关系。数值分析结果表明,声波在光纤熔锥中引起的轴向电介质微扰、耦合长度和工作波长都会对器件的传输谱产生影响,选择合适的设计参数可以制作较为理想的声光衰减器。实验上获得了损耗小于0．2dB,带宽大于200nm,动态范围为20dB的单模光纤熔锥可变衰减器,所得结果与理论分析相符合。这种器件可用于光纤通信及光纤传感。     

150m聚合物光纤125Mbps传输实验

根据阶跃型聚合物光纤的耦合长度分析了模式耦合对其带宽的影响,结果表明,由于聚合物光纤中存在较强的模式耦合,其传输带宽不是与传输距离成反比而是与传输距离的平方根成反比,从而其带宽得到了很大的提高。在此基础上,使用商用阶跃型聚合物光纤成功地进行了125Mbps·150m的局域网传输实验,对比了系统的发射和接收信号,得到了较好的通信眼图。实验结果显示,聚合物光纤完全可以进行较长距离的高速数据传输,改变了一般认为的聚合物光纤百兆速率传输距离在100m以内的状况。     

大孔径光纤过渡器中光波特性分析

提出了基于束传输法（BPM）的大孔径光纤锥形过渡器理论分析模型。讨论了过渡器在纵向边界线性和非线性情况下（包括类似正弦型和余弦型变化）,分别以大小端作为输入端口,耦合角度以及耦合长度对过渡器的损耗和耦合效率的影响,得出了过渡器最佳纵向边界、耦合角度和耦合长度。     

熔锥光纤与球微腔耦合系统的理论模拟

利用H. J. Shaw提出的单模光纤定向耦合器的分析方法并结合微球腔的特性,对熔锥光纤与球微腔系统的耦合特性进行了理论分析和数值模拟。研究表明,由于原本简并的球腔模式受腔体偏心率的影响而解除,系统吸收峰间距减小,Q值( 106 ~107 )比将腔体视为理想球时提高了三个数量级。这与已报道的实验结果相吻合。     

锥脊波导SOA光耦合机制的理论分析

针对半导体光放大器（SOA）与单模光纤的耦合问题，详细介绍了当前最新的锥脊光波导耦合技术，用光波电磁场干涉理论建立了锥脊光波导的传输模式方程，并根据光波的全反射理论，揭示了锥脊光波导等效折射率的渐变规律，从理论上分析了锥脊波导SOA的光耦合机制，理论分析与相关报道的实验结果吻合。     

低损耗双锥光纤的制备与光学特性研究

利用熔拉法制备了双锥光纤,系统地研究了拉制过程中拉制距离、拉制速度、氢气流量等参数与双锥光纤光学传输特性关系,实验表明,拉制距离控制在30mm-32mm,拉制速度在0.15mm/s,氢气流量在140-150之间时,可以得到损耗在0.5dB-0.7dB,锥腰直径介于0.6μm-2.5μm的低损耗双锥光纤。利用自行制备的双锥光纤进行微球腔耦合实验,得到微球腔良好的透射谱线。该范围内的双锥光纤可以高效激发微球腔回廊模式,对微球腔的应用以及双锥光纤在光传感应用方面具有指导意义。     

半导体激光与高双折射光纤基模的耦合

在双模干涉型光纤传感器中,为了消涂光纤引导段的敏感效应,需要选择性地激发光纤的基模,本文对半导体激光器(简称LD)与光纤基模的耦合进行了理论上的分析。在高斯分布漠场假设的基础上,给出了激光束腰半径和光纤基模模场半径的表达式,以及利用透镜进行两模式匹配的具体光学计算公式。据此进行的LD与高双折射光纤偏振模(基模的一个偏振分量)的耦合实验得到了28％ 耦合效率。文章最后讨论了半导体激光器的椭圆性和固有象散以及光反射对耦合造成的影响。     

高斯光束到光纤的单透镜耦合

分析了基模高斯激光束到单模和多模光纤的单透镜耦合过程中的各种损耗,把多模光纤的光场用高斯分布近似,采用模场耦合理论计算了基模高斯光束到单模和多模光纤的单透镜耦合效率.模拟计算了当激光-光纤耦合系统的工程参数(光束束宽、光纤数值孔径和光纤的纤芯芯径)一定时,单透镜耦合效率与所选用透镜的焦距之间的关系.并利用532mn激光(M2≤1.05)在几种不同焦距的透镜下对纤芯直径为3.μm的单模光纤和25μm的多模光纤进行了耦合效率的测定实验,得到了与理论计算基本吻合的实验结果.     

一种石油生产多分相检测新型光纤传感器研究

为解决石油生产多分相检测问题,研制了一种用于多分相检测的新型双接收端光纤传感器(NDR-FOP),利用ZEMAX光线追迹方法构建了双接收端环形耦合光路(DR-RCOP)模型。对通过NDR-FOP锥形敏感头的光线传输轨迹进行了数学描述与仿真分析。基于研究结果,对油气水多相流混相介质中NDR-FOP多分相检测性能进行了评价以及在实验平台上进行了测试研究,仿真与实验结果均表明:油气水介质之间的差特征值形成了明显的间距,NDR-FOP多分相检测是可行和有效的。     

改进型双光栅矩阵运算光纤光栅传感器

在光纤光栅传感器的应用中一直存在着交叉敏感问题,必须采取各种措施进行补偿或区分。 在悬臂梁的上下两面分别粘贴光纤光栅,通过分别测量这两个光栅的波长位移的改进型双光栅矩阵运算法来克服交叉敏感问题。该方法只需要一套光源和检测系统,装置简单,具有较低的成本和实际应用前景。     

光纤复合材料损伤探测的光学显示技术

提出一种用于光纤复合材料损伤探测的全光学显示技术。与其他显示方法相比,应用这种技术的装置结构简单,使用方便、具有抗电磁干扰和尤其适用于飞行器实时检测等优点。文中给出了这种全光学学显示技术的基本原理、结构及实测结果。     

利用WDM光纤耦合器的光纤光栅传感解调技术

根据 WDM 光纤耦合器波长解调方案的工作原理、偏振特性以及影响系统波长分辨力的因素,提出一种改进的利用 WDM 光纤耦合器的光纤光栅传感解调技术。该技术在原技术的基础上,采用偏振控制器控制入射光偏振状态,提高了解调的精度和稳定性。对 WDM 光纤耦合器的多次波长扫描结果表明,采用偏振控制器后,其波长误差可减小到 5pm 左右。实验采用 1540/1560nm的 WDM 光纤耦合器对单点光纤光栅应变传感器进行静态解调,结果表明:按此技术开发的解调系统具有 0.01nm 波长分辨力和 10nm 的波长线性解调范围。     

单光纤光栅实现窄带全光纤反射器的分析

提出了一种由单个光纤光栅和一个光纤方向耦合器组成的新型全光纤反射器,推导出了当光栅为均匀 Bragg 光栅、器件任意端口输入时,任何一端口的输出解析式。分析表明器件具有法布里-珀罗腔干涉仪的特点,耦合器的耦合比系数类似于法布里-珀罗腔的反射率, 耦合比系数越大,输出光谱半高全宽度(FWHM)越窄, 消光比越好。当耦合比系数大于 0.8 时,FWHM 可以窄到0.02nm,消光比大于 0.9。如果光栅是“强”耦合,器件具有均匀分布的多通道梳状输出特性;光栅为“弱”耦合时,则能实现 FWHM 小于 0.02nm 的单频输出。器件只需单个光栅,克服了制作两个完全相同光栅的困难。     

轧辊磨损度光纤在线检测系统

基于反射光强与位移在一定范围内成正比的原理,提出了用反射式光纤传感器对轧辊磨损度进行非接触式在线检测的方法。通过对轧辊表面反射光强变化的精确测量,将轧辊磨损度转化为与光强成线性关系的位移来测量。提出采用一种新型等间距三光纤探头的测量方法,可以自动消除光源不稳定、反射体表面反射率不同,以及光纤传播中的本征损耗和弯曲损耗产生的误差。实验结果表明,该系统测量范围为0~1.5mm,分辨率为1μm,精确度可达到0.1%。系统具有非接触、不受电磁干扰、结构简单、高稳定性在线检测的特点。     

宽带碲基掺铒光纤放大器增益谱特性研究

建立了一个多信号共存情形下宽带碲基掺铒光纤放大器(EDTFA)四能级模型,系统研究了EDTFA 增益谱随着光纤激活长度、输入信号功率、泵浦功率和纤芯掺杂浓度的演变关系。研究表明,在输入信号功率减小、泵浦功率提高时,C 波段信号增益迅速增大;在光纤长度增长、掺杂浓度提高时,增益谱向 L 波段偏移;在小信号状态下,其 20dB 增益带宽大于 80nm。研究揭示了EDTFA 适合于作为 WDM 系统中的 L 波段和 C L 波段光纤放大器。     

基于反向耦合模原理光栅的薄膜模型研究

提出了将Round方法与薄膜理论相结合的多层薄膜模型,将光纤光栅看成一多层薄膜体系,每层薄膜用界面传输矩阵和膜层传输矩阵表示,将每层的传输矩阵相乘后得到光栅的总传输矩阵,用它分析了基于反向耦合模原理的各光纤光栅。数值计算结果表明,该模型计算方法简单,而且和耦合模理论吻合得很好,可以用此模型来分析光纤光栅的各种参数对光栅的影响。     

一种新型全光纤弹速测量系统的研制

研制了一种新型的利用激光光束反射原理的全光纤弹速测量系统。该系统采用了全光纤结构和光纤耦合器等无源器件,以输出光功率1mW, 工作波长1300nm的半导体激光器作为测试系统的光源,用光纤耦合器进行分光,实现了在一根光纤中同时传输光源和接受目标反射的信号光,避免了复杂的调节和准直过程。该系统结构简单、可靠性高,利用它,成功地测量了霍普金森杆发射的子弹速度,结果表明其速度测量相对不确定度小于1%。     

建立在相干检测原理上的单模光纤步级衰减标准装置

介绍了一种新的建立在相干检测原理上的光衰减标准。与采用功率比法的装置相比，本装置可以达到更高的灵敏度和更好的线性，其测试动态范围大于６０ｄＢ。     

新型两段光纤双向泵浦掺铒光纤放大器

运用工程化掺铒光纤放大器模拟理论方法，基于国产１４８０ｎｍＬＤ泵源和国产Ｅｒ＾３＋／Ａｌ＾３＋共掺杂光纤，从理论和实验上分析比较了新型两段级联泵浦与普通单段双泵两种结构ＥＤＦＡ的增益、功率和限幅特性。两段级联ＥＤＦＡ比单段ＥＤＦＡ的增益、３ｄＢ饱和输出功率和动态范围分别提高了５ｄＢ、１ｄＢ和１２ｄＢ，泵浦光转换效率改善了２０％。