具有超低弯曲损耗的高带宽聚偏二氟乙烯包层渐变折射率塑料光纤

日本Keio大学的科研人员提出一种聚偏二氟乙烯（PVDF）包层渐变折射率（GI）塑料光纤（POF）,该光纤具有优异的机械强度和低的弯曲损耗。与普通聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）基GIPOF相比,对于PVDF包层GIPOF,人们关注的主要问题是由其特殊的波导结构引起的带宽减小。他们设计出在限制模注入（RML）条件下能保持高带宽的PVDF包层GIPOF的折射率分布。然而,当PVDF包层GIPOF中存在模式耦合时,带宽可能被减小。因此,针对高带宽性能．研究了一种减弱PVDF包层GIPOF中模式耦合的方法。他们发现,光纤数值孔径（NA）是控制模式耦合的一个关键因素。通过将GI纤芯区域的数值孔径（NA）调整到0．17,PVDF包层GIPOF可以实现100m距离大于2MHz的带宽。此外还研究了优化PVDF包层GIPOF的传播模性能．尤其是光纤静态弯曲时的性能,因为这种弯曲会增强模式耦合。他们还发现,如果GI纤芯区域具有0.17的NA,即使在恶劣的弯曲条件下,PVDF包层GIPOF也仍能保持高带宽性能。     

高带宽渐变折射率塑料光纤的折射率分布控制

渐变折射率塑料光纤（GI-POF）已被推荐作为实现高速信息传榆的传输媒质。日本Keio大学的科研人员采用共挤出法已成功地制造出一根GI-POF，共挤出法是一种能连续制造GI—POF的方法。尽管已经显示，采用这种方法制造的GI—POF，其折射率分布的形成机理是扩散系数取决于掺杂剂浓度的菲克扩散，但控制这种折射率分布的方法仍不得而知。旨在确定一种能控制采用共挤出法制造的GI—POF的折射率分布的方法。因此，他们研究了扩散系数对掺杂剂浓度依赖关系的物理机理。显然，这种依赖关系受到玻璃转变温度下降和熔体流速（MFR）非线性提高的影响。此外，通过采用其自主开发的程序模拟掺杂剂扩散，结果很明显，改变纤芯和包层材料的分子量（Mw）可以控制GI-POF的制造，使采用这种方’法制造的光纤具有最佳折射率分布。     

氘化渐变折射率聚合物光纤的制造工艺和光学性能

日本横滨Keio大学的科研人员提出一种将两步界面凝胶聚合工艺用于氚化聚合物材料、使其能在短距离网络中进行千兆比特以上数据传输的渐变折射率聚合物光纤（GI—POF）。采用这种工艺可以获得几乎最佳的折射率分布，具有良好的重复性。叙述了采用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）包层制备氚化聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA—d8）基GI—POF的情况。这表示，低损耗PM—MA-d8材料仅用于纤芯。因为包层仅传输一小部分的光功率，不需要用低损耗材料。已经证实．即使包层由氢化PMMA组成，PMMA-d8仍具有低的衰减。因此。采用PMMA—d8纤芯和PMMA包层的GI—POF能实现300m以上千兆比特数据传输，而这是普通PMMA基GI—POF无法实现的。     

多模阶跃折射率塑料光纤带宽与数值孔径的分析

本文采用WKBJ法分析多模阶跃折射率塑料光纤（SI－POF）的传输带宽以及与数值孔径（NA）的关系,并结合多模SI－POF存在强的模式耦合,说明预期带宽和实测带宽间的差异;通过对光纤弯曲损耗等分析比较,说明NA既不能太大又不能太小。从而给出了短距离入户网中多模SI－POF的最佳NA适用范围。     

大数值孔径光纤预制件研制

我们用MCVD法研制出GeO2—P2O5-SiO2系为芯，B2O3—SiO2系作也层的大数值孔径光纤，分近似突变型及渐变型折射率分布两种，NA=0．36，损耗=8dB／kM（在0．85μm长）。研究了GeO2-P2O5-SiO2系芯成分与相对折射率差△和损耗特性关系。消除了芯中心折射率凹陷。实验解决了预制件芯部的炸裂问题。     

采用掺杂剂扩散共挤出法制造的高带宽渐变折射率塑料光纤

现在,拥有像高清晰度电影一样大量信息的用户数量正在迅速增加。人们已提出采用渐变折射率塑料光纤（GI—VOF）作为解决办法。然而,GI—POF的普通制造方法不适合批量生产。因此,日本的几位IEEE成员提出采用掺杂荆共挤出法来制造高带宽GI—POF。人们通常认为。采用这种方法在光纤聚合物材料中形成折射率分布的机理是具有恒定扩散系数的菲克扩散。因此。在纤芯一包层界面处有一个拖尾部。但与所预计的相反,他们成功地制造出几乎具有最佳折射率分布的GI—POF。通过试验和扩散模拟清楚地说明,采用这种方法制造的GI—POF的形成机理是扩散系数取决于掺杂荆浓度的菲克扩散。这些结果表明,采用掺杂荆扩散共挤出法极有可能制造出聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）一二苯基硫化物系统的高带宽光纤。     

GI-POF制造过程中气泡的消除

在用凝胶界面法制备梯度折射率塑料光纤(GI—POF)过程中遇到一些问题．其中制备预制棒和光纤过程中产生气泡等缺陷是影响传输损耗的主要因素，为此对该问题的产生原因进行了详细研究，并在此基础上提出了解决方案。成功地研制出直径0．5～1．0mmGI—POF。     

掺镱多模双包层光纤激光器弯曲选模研究

为了使大芯径多模双包层光纤激光器实现基模输出以抑制高功率双层光纤激光器中的非线性效应,采用将大芯径的多模双包层光纤适当弯曲进行选模使双包层光纤激光器获得单模激光输出的方法,进行了理论分析和实验验证,取得了大芯径多模双包层光纤内包层折射率、纤芯半径、光纤内传输信号光波长、光纤弯曲半径等因素对弯曲损耗及激光器输出光场模式影响的数据,并采用国产掺镱多模双包层光纤进行了弯曲选模实验,实现了多模光纤激光器的单模输出.结果表明,激光器最大输出功率达9W,斜率效率达17.3%,输出为基模.这一结果对大芯径多模双包层光纤激光器的选模是有帮助的.     

大带宽,大数值孔径渐变折射率塑料光纤

为了解决高速多媒体网的单模二氧化硅光纤户外使用的连接问题，提出了一种新的大芯径渐变折射率塑料光纤。由于大数值孔径的渐折射率塑料光纤的制备，１０ｍｍ弯曲直径的损耗大大降低，从２０ｄＢ降到１ｄＢ以下。     

单模光纤设计和性能的进展

本文对近年来长波长单模光纤设计和性能的进展作了综合评述。常规单模光纤的零色散波长在1．3μm有匹配包层和压低包层两种折射率分布，设计和选择芯径d、折射率差△、归一化频率V、截止波长λε、建模直径dp等参数时，要使1．3μm的损耗、色散和抗弯能力等性能最佳化。于是考虑波导色散抵消材料色散，使零色散波长移至最低损耗波长1．55μm及其附近窗口。这类光纤称为色散移位和色散平坦单模光纤，其折射率分布有三角形、分隔纤芯和四包层等几种设计。将MCVD、OVD、VAD、PCVD四种工艺的设计和性能列表相互比较。最后总结光纤通信所用单模光纤的现状和前景。     

光子晶体光纤宏弯曲损耗特性的分析

本根据等效折射率模型分析了光子晶体光纤在宏弯曲(以下简称为“弯曲”)情况下的损耗，得到了和普通单模光纤不同的弯曲损耗特性，并分析了不同结构参数下的光子晶体光纤的弯曲损耗曲线。     

包层折射率凹陷分布的单模光纤的特性

业已研制出VAD凹陷包层的单模光纤。所制备的光纤在纤芯中掺锗,折射率差为△~ =0.2～0.3％;在包层中掺氟,负折射率差为△~-=0.1～0.4％。包层与芯径之比为5到9,1.3μm波长处传输损耗小于0.5 dB/km。已发现,凹陷包层光纤侧向压力引起的弯曲损耗增加值与匹配包层光纤弯曲损耗增加值相等,匹配包层光纤的折射率差等于凹陷包层光纤折射率差的总和(△=△~ △~-)。但是,凹陷包层光纤的色散与纤芯中具有同样含锗量的匹配包层光纤的色散极其相似,即具有相同的正折射率(△=△~ ),使得1.3μm波长处的色散比较低。此外本文还证实了,这种光纤的熔融接头损耗与匹配包层光纤的熔融接头损耗一样小,在整个成缆过程中传输损耗始终很低。     

下陷层辅助单模光纤的弯曲损耗研究

随着光纤到户网络的逐渐普及,弯曲不敏感光纤受到了越来越多的关注。对下陷层辅助弯曲不敏感光纤进行了系统的研究。在带有下陷层的弯曲不敏感光纤中,下陷层的折射率差、下陷层的宽度以及下陷层至芯层的距离是影响弯曲损耗的三个重要参数。结合上述三个参数,系统研究了光纤半径以及涂覆层折射率对弯曲损耗的影响。研究表明,通过改变光纤半径可以有效降低弯曲损耗;在特定的弯曲半径下,当涂覆层折射率增大时可以有效减小光纤的弯曲损耗。这些结论对弯曲不敏感光纤的设计及制造具有指导意义。     

微/纳米塑料光纤的制备及其折射率传感特性研究

用热熔拉制法,直接将商用塑料光纤(POF)制成了微/纳米光纤(MNF)和光纤耦合器。对宏弯曲结构的塑料MNF的折射率传感特性进行了研究和分析。结果显示,宏弯曲的塑料MNF对于较低折射率液体的折射率变化更为敏感;宏弯曲曲率半径较大的塑料MNF具有更高的折射率传感灵敏度,并且在一定的宏弯曲曲率状态下,越细的塑料MNF其折射率传感的灵敏度越高。在光纤直径为25μm、折射率范围为1.332～1.391和输入光源波长为635nm的条件下,折射率测量的最高分辨率为7.96×10-5。由这种宏弯曲结构塑料MNF构成的折射率计可以在生物和化学等传感领域中得到应用。     

光子晶体光纤宏弯曲损耗特性的理论分析

利用有效折射率模型对全内反射型光子晶体光纤的宏弯曲损耗特性进行了理论研究,分析了光子晶体光纤的结构参量和弯曲半径对其宏弯曲损耗谱的影响,计算了某些结构参量的光子晶体光纤在1.5 5μm波长处的临界弯曲半径.研究表明,光子晶体光纤的弯曲损耗特性与其结构参量密切相关.     

采用MCVD法制造大NA渐变型光纤

本文就大NA石英系光纤制造中如何防止长期存在的预制件炸裂问题,探讨了把芯折射率分布作成渐变型的大NA光纤。用MCVD法制造出了使沉积温度随芯玻璃膜组成改变而变化的大NA(=0.39)渐变型纤维。其结果,研究成功一种使大NA与低损耗并存的预制件制造方法,并实现了在相对折射率差△=3.3%时,损耗为2.49dB/km(测定波长1.67μm)。而且,通过实验明确了GeO_2-P_2O_5-SiO_2及P_2O_5-SiO_2系芯成分与相对折射率差△、和损耗特性的关系,研究了有关传输损耗特性中的瑞利散射损耗、结构缺陷损耗、OH基吸收损耗。在长波长,能够作到很小的瑞利散射损耗和由OH基引起的吸收损耗,大NA光纤在长波长的优越性明显了。当△=3%以上时,结构缺陷损耗急剧增加。还明确了改进收棒方法的必要性。对于弯曲损耗,求出了与弯曲次数、弯曲半径、△之间的依赖关系,设弯曲半径为R,弯曲损耗可用(1/R)~(1.2)exp~(-k△)来表示。     

33 W半导体激光器列阵光纤耦合模块

利用光纤柱透镜和光束转换装置压缩半导体激光器列阵（LDA）的发散角，然后通过聚焦透镜将激光束耦合入芯径为400μm的微球透镜光纤。LDA与光纤耦合输出后，实现33W的高出纤功率，最高耦合效率大于80％，光纤的数值孔径（NA）为0．22。     

增益导引折射率反导引光纤激光器研究进展

增益导引折射率反导引(GG IAG)光纤的特点是纤芯的折射率比包层的折射率小,增益效应保证了模式在此波导中的传输,从而使得该光纤在单模传输的同时,模场尺寸较传统光纤大幅增加。总结了增益导引折射率反导引光纤激光器的研究进展。分别综述了国内外增益导引折射率反导引光纤的理论分析,包括弯曲特性、模式耦合特性、增益饱和特性和温度特性,以及掺钕、掺镱增益导引折射率反导引光纤激光器的实验进展情况。讨论了增益导引折射率反导引光纤激光器在高功率光纤激光中的现状及现阶段急需解决的问题。     

低弯曲损耗大模场面积多芯光纤的研究

针对19芯、37芯大模场光纤提出两种降低弯曲损耗的方法,一种方法是在芯区外引入一层空气孔,另外一种方法是在芯区外引入多包层低折射率结构。理论分析表明,多芯光纤弯曲损耗存在临界弯曲半径,在大于临界半径的情况下,弯曲损耗基本不变,在小于临界半径的情况下,弯曲损耗急剧增大。引入空气孔后,当19、37芯光纤模场面积分别为516μm2和920μm2时,临界弯曲半径都从3.5 cm减小到4 mm。当引入包层数达三层以上时,多包层结构也可使19、37芯光纤的临界弯曲半径从3.5cm减小到4 mm。     

小芯径折射率引导型光子晶体光纤的制备和研究

介绍一种小芯径折射率引导型光子晶体光纤(PCF)的拉制方法.制备出的光纤纤芯周围第一层空气孔发生形变,呈柚子形,其芯径为1.7μm,孔间距A和空气孔直径d分别为3.4 μm和2.8μm.由于光纤结构的特殊性,采用有限元法在200～1600 nm波段对其基模有效折射率、色散系数、有效模场面积以及非线性系数进行了数值模拟计算.经过理论计算,这种光纤在所研究的波段具有极高的非线性系数且表现为反常色散,这些特性十分有利于超连续谱的产生.在测量了光纤的损耗、色散等基本特性后,选取损耗较小凡位于光纤反常色散区域,中心波长为800 nm的飞秒激光作为光源,将不同功率的超短激光脉冲耦合入光纤,对这种小芯径折射率引导型光子晶体光纤产生超连续谱的过程进行了测量和分析.