熔融拉锥过程中熔锥形状特性的研究

为了便于精确控制熔锥光纤的形状,基于理论与实验研究,首先建立了熔融拉锥过程中熔锥光纤的成形模型,分析了熔锥形成的基本原理,并分别对加热区域不变及线性变化两种情况下熔锥形状进行理论分析,确定了加热区域长度、拉锥距离与熔锥过渡区形状、锥腰长度及半径的关系,最后给出了一系列熔锥光纤的理论形状和实验得到的实际形状。实验结果表明,熔锥的实际测量值与理论值十分接近,相对误差<3.89%。     

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。     

移动温区光纤熔融拉锥锥区形貌研究

光纤拉锥是光纤器件制作中的一项重要技术,为了研究快速往复移动温区熔融拉锥系统中锥区形貌与各拉锥参数的关系,基于体积不变原理,建立了往复运动温区熔融拉锥系统在满足温区运动速度大于光纤拉伸速度条件下的理论模型,详细描绘锥区形貌形成过程,推导出锥区直径、锥区平坦区长度与温区运动次数、温区运动速度、光纤拉伸速度、温区往复运动距离以及温区宽度与光纤初始直径之间的定量关系,并进行验证,实验结果与理论分析一致。     

Pd-Ag合金膜拉锥光纤H2敏传感器研究

采用熔融拉锥机,制作了具有均匀腰锥的H2敏传感器结构.拉锥长度设定为9 000 μm,拉锥速度0.1 mm/s,火焰高度为3 mm,拉锥后光纤的腰锥体处的均匀直径为30 μm.用电子束蒸发装置在拉锥光纤均匀锥段表面上生长H2敏Pd-Ag合金薄膜,镀膜室内真空度为2.9×10-3Pa,束流为0.35 A/s,沉积时间为10 min,膜厚为50 nm.设计了拉锥光纤H2敏传感器的实验装置,测试数据表明:Pd-Ag合金膜拉锥光纤H2敏传感器能够精确检测低于4%的H2浓度,适合于单点或多点分布式H2泄漏探测.     

拉锥光纤的制作工艺与测试方法

在分析移动火苗拉锥技术原理的基础上,对商用拉锥机参数进行了分析,并设计、制作了不同形状的拉锥光纤。为了检测制成的拉锥光纤实际形状与理论预测的符合度,设计了傅立叶光学衍射测量系统,对拉锥光纤样品测试,结果证明了理论分析方法的合理性。对固定火焰拉锥机,给出了控制拉伸距离得到特定形状拉锥光纤的方法。     

熔融拉制微纳光纤耦合器的仿真模拟

为了对微纳光纤耦合器进行研究,采用光束传播法,在不同熔融区长度和不同波长输入光情况下对微纳光纤耦合器的熔融拉制过程进行数值模拟,取得了输出光功率随拉伸长度变化的曲线和光场分布,并分析了耦合器的3个阶段的模场变化和光场特点。结果表明,当拉伸到微纳光纤耦合器失去有效耦合阶段时,两光纤的输出光功率趋于相等且不再随拉伸长度的变化而变化;熔融拉锥耦合器在各个阶段的光场分布特点不同;熔锥型的微纳光纤耦合器失去有效耦合与熔融区的光纤直径直接关联,且此光纤直径与输入光的波长有关,波长越小,熔融区需经拉伸达到的光纤直径越小。这一结果对研究微纳光纤耦合器失去有效耦合的成立条件是有帮助的。     

聚合物光纤热预拉锥工艺实验研究

文中研究了重力垂直熔融拉锥法中不同温度、不同拉伸力工艺条件对聚合物光纤热预 拉锥特性的影响。实验表明:加热区中心温度为214℃附近和拉伸力为1. 40g左右时, PMMA聚合物光纤拉伸过程容易控制,并且具有良好的光学质量。     

熔锥光纤的模场传输特性分析

在近场光学显微镜、高功率光纤耦合器等应用场合,需要对熔锥光纤中的光场分布有更精确的了解。基于锥形函数,应用时域有限差分法模拟了熔锥光纤中的光场分布,分析了熔锥参数对单锥形光纤和双锥形光纤传输效率的影响,并与使用基模高斯近似得到的结果进行了比较。结果表明:使用基模高斯近似分析熔锥光纤的光场会产生较大误差;在形态分布对称的熔锥光纤中光场分布是非对称性的,基模场入射熔锥光纤后会在熔锥光纤中激发出泄漏模,对于单锥形和双锥形结构的熔锥光纤,初始熔融长度和拉伸长度对传输效率均有影响。应根据具体的应用情况,确定熔锥参数,以获得更高的传输效率。     

熔融拉锥技术在光纤耦合传输中的应用

为了实现光纤激光器和放大器系统中不同参量光纤的低损耦合,采用光纤拉锥方法来实现光纤连接。经过理论分析,在大数值孔径光纤传输到小数值孔径光纤时,采用光纤拉锥技术可以有效地提高传输功率。采用改造的大模光纤熔接机进行拉锥实验研究,精确控制拉锥时间、放电功率、步进量和步进速率可以获得不同的拉锥形状。采用光纤拉锥元件对标准单模光纤和大模场光纤进行耦合实验,得到纤芯内传输的耦合输出效率由之前的50%提高到85%,获得了低损连接效果。结果表明,熔融拉锥技术为不同光纤之间的耦合提供了一种简单实用的方式。     

计算机控制的CO2激光熔融拉锥系统

针对现有熔融拉锥法(FBT)的缺陷,提出了一种CO2激光熔融拉锥系统。系统主要由CO2激光器、振镜和自动平移台三部分组成,通过计算机对其进行联合控制。试验结果表明利用该系统可精确控制熔锥光纤的形状,从而提高熔锥型器件的精度。     

Refractive index sensors based on the fused tapered special multi-mode fiber

In this paper, a novel refractive index (RI) sensor is proposed based on the fused tapered special multi-mode fiber (SMMF). Firstly, a section of SMMF is spliced between two single-mode fibers (SMFs). Then, the SMMF is processed by a fused tapering machine, and a tapered fiber structure is fabricated. Finally, a fused tapered SMMF sensor is obtained for measuring external RI. The RI sensing mechanism of tapered SMMF sensor is analyzed in detail. For different fused tapering lengths, the experimental results show that the RI sensitivity can be up to 444.517 81 nm/RIU in the RI range of 1.334 9—1.347 0. The RI sensitivity is increased with the increase of fused tapering length. Moreover, it has many advantages, including high sensitivity, compact structure, fast response and wide application range. So it can be used to measure the solution concentration in the fields of biochemistry, health care and food processing.     

Bandpass filtering effect in tapered asymmetrical twin-core optical fibres

The spectral coupling characteristics in asymmetrical twin-core optical fibres under fusion tapering are investigated experimentally. It is found that appropriate filtering can be achieved by fusion tapering. It is evident that, with suitable choice of tapering length and fibre parameters, it is possible to fabricate economic all-fibre bandpass filtering devices for various applications.<>     

球聚焦型3×1光纤熔锥耦合器的研究

以线性耦合波方程为基础,采用散射矩阵的方法讨论了等三角分布的熔锥型3×1光纤耦合器,并用射线理论分析了球聚焦透镜光纤的端面效应。将未封装的3×3熔锥光纤耦合器在束腰处切断,并将锥端面熔成聚焦球端,利用光信号在光纤锥形区和球聚焦透镜中特有的传输和耦合特性,实现了光纤的耦合、连接和分束。结果表明:采用该方法耦合效率可达70%左右。同时大大增加了耦合系统的失调容差,降低了调试和封装的难度,因而有着广泛的实际应用价值。     

Ultra-small microring resonator based on sub-micrometer fiber

The transfer function of the microring resonator is deduced,and the effects of the normalized loss,coupling coefficient and surrounding media on the resonance performance are investigated thoroughly.Utilizing the improved fused tapering tech-nique and ingenious self-coiling coupling method,a high-quality microring resonator(radius of about 500μm)with larger extinction ratio(>10 dB)and sharper resonance is designed and fabricated by a segment of continuous sub-micrometer fiber.The microring resonator constructed in this way demonstrates extremely small connection loss with communication fiber in contrast to the planar waveguide technology.     

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。     

全光纤型分支器件系列产品的研制

主要介绍了全光纤型分支器件系列产品的分类及技术要求，讨论了全光纤型分支器件的熔融拉锥工艺及全光纤型分支器件的耦合机理、技术关键、研制结果和产品水平。     

多芯光纤扇入扇出技术发展现状及展望

基于多芯光纤的空分复用是解决当前光通信传输容量瓶颈的最有效方法之一,多芯光纤扇入扇出(FIFO)技术是实现多芯光纤空分复用系统的关键,它用于实现单个多芯光纤到多个单芯光纤的光耦合功能.文章总结了近十年来多芯光纤FIFO器件和装置的方法,将它们归纳为熔融、光纤束、自由空间光和三维集成波导4种类型,分析并比较了几种类型器件...     

The shape of fiber tapers

A model for the shape of optical fiber tapers, formed by stretching a fiber in a heat source of varying length, is presented. Simple assumptions avoid any need for the techniques of fluid mechanics. It is found that any decreasing shape of taper can be produced. The procedure for calculating the hot-zone length variation required to produce a given shape of taper is described, and is used to indicate how an optical adiabatic taper can be made. A traveling burner tapering system is capable of realizing the model's prediction, and a complete practical procedure for the formation of fiber tapers with any reasonable shape is thus presented     

Back-reflexion from fused biconic couplers

Several theories are investigated to account for the origin of back-reflexions from fused biconic couplers. Amongst the effects causing such variation are those considered in this paper, namely, tapering, surface roughness on the cladding-air interface, fiber bends and twists and, finally, stress arising from bending and packaging. The basic investigative tool is the coupled local mode equations solution for the coupling between the forward- and backward-propagating modes arising in response to these effects. Theoretical analysis shows the stress optic effect to be the most likely reflexion origin and experimental results support this assertion, as well as ruling out tapering and surface roughness as likely causes