零模间色散三芯光子晶体光纤

为了研究纤芯掺杂低折射率材料后三芯光子晶体光纤中任意两超模之间的模间色散特性,采用全矢量有限元法进行了仿真,取得了模间色散系数、零模间色散波长随纤芯折射率和结构参量变化的数据。结果表明,通过调节纤芯折射率、纤芯直径、空气孔直径以及孔间距这4个结构参量,可以使任意两超模间的模间色散在两个常用波段1.31m和1.55m处为0。该结果对于消除基于模分复用的光纤不同模式间因为模间色散导致的脉冲失真和实现零模间色散的模分复用技术是有帮助的。     

基于侧面抛磨锗芯光纤的折射率传感器

通过抛磨单模-多模-单模(Single mode-Multimode-Single mode,SMS)光纤结构,设计制作一种光纤折射率传感器。多模光纤选用的是纤芯直径为16μm的锗芯光纤,纤芯直径较小,使制作的传感器尺寸较小,从而在传感应用中具有较高的样品利用率。单模光纤纤芯直径为8.4μm,可确保抛磨至多模光纤纤芯附近时单模光纤的纤芯不被破坏。SMS被AB胶固定在玻璃槽内,使得侧面抛磨光纤具有很好的鲁棒性,可重复使用性。制备并侧面抛磨了锗芯光纤长度分别为0μm、23μm、70μm、690μm、2 mm的SMS光纤结构。对产生的传输光谱进行测量,发现前4个样品随着周围环境折射率的增加,谐振波长向长波长处偏移;而前3个样品的折射率测量灵敏度随着锗芯光纤长度的增加而提高。当锗芯光纤长度为70μm时,在1.333~1.367折射率区间内,灵敏度可以达到623.5 nm/RIU。然而,过长的锗芯光纤导致折射率测量灵敏度降低。当锗芯光纤长度为2 mm时,抛磨过程中激发产生了包层模,导致传输光谱复杂、不稳定,而且长波处产生了较大的插入损耗。     

基于亚波长悬浮芯光纤的高灵敏度气体传感器(英文)

数值分析了亚波长悬浮芯光纤在气体传感方面的应用。利用有限元法研究了相对灵敏度、有效模场面积、限制损耗与光纤参数包括纤芯直径和光纤材料折射率之间的关系。结果显示,相对灵敏度和限制损耗随着纤芯直径和光纤材料折射率的降低而增加。随着纤芯直径的减小,有效模场面积出现了先减小后增加的现象。增加包层孔直径能有效降低限制损耗,而相对灵敏度和有效模场面积保持不变。这些结果证明,亚波长悬浮芯光纤非常适合成为高灵敏度、大有效模场面积、低限制损耗的气体传感器。     

多模与单模光纤级联系统对激光束的传输

分析了激光束在光纤中的非线性传输损耗,理论上证明了受激布里渊散射(SBS)是光纤传输能力的主要限制因素;实验上在532nm波段对长度为5m,纤芯半径为1.75μm,数值孔径(NA)为0.11的单模光纤的传输能力进行了测定,结果与理论一致。采用模场耦合理论,推导出多模光纤与单模光纤的直接耦合效率表达式,计算得到耦合效率与所选用的多模光纤和单模光纤的纤芯芯径之间的模拟关系。激光器输出波长为532nm;多模光纤的数值孔径为0.11,纤芯半径为12.5μm;单模光纤的数值孔径为0.11,纤芯半径为1.75μm,实验结果与理论基本吻合。根据理论和实验结果,设计出多模光纤与单模光纤混合传输方案,在柔性传输较高激光功率的同时可以得到高光束质量。     

单模光纤接续应注意的技术问题

单模光纤是在给定的工作波长中只传输单一基模的光纤,它不存在模式色散,所以具有相当宽的传输频带,运用于长距离大容量的传输.单模光纤的纤芯直径只有8～10 μm,包层直径为125 μm,可以制作得很长,但是为了制造、运输与施工的方便,通常光缆的出厂长度为1～6 km.单模光纤的传输损耗现低达0.2 dB/km(1.55 μm),光缆接续长度不宜小于2 km.     

非零色散位移光纤与光纤带的熔接技术

阐明了光纤的几何特性，特别是在熔接之后的模场直径，是影响光纤接头损耗的主要因素。分析了熔接过程对光纤模场直径的影响，对熔接非零色散位移光纤时所用的熔接条件进行了优化。在单纤、2－芯、4－芯和8－芯光纤带上进行了实验，证实了用优化的熔接程序进行熔接的接头损耗有明显的降低。     

非零色散位移光纤与光纤带的熔接技术

阐明了光纤的的几何特性,特别是在熔接之后的模场直径,是影响光纤接头损耗的主要因素.分析了熔接过程对光纤模场直径的影响,对熔接非零色散位移光纤时所用的熔接条件进行了优化.在单纤、2-芯、4-芯和 8-芯光纤带上进行了实验,证实了用优化的熔接程序进行熔接的接头损耗有明显的降低.     

C波段色散补偿光子晶体光纤的研究和设计

设计了一种新颖结构的双层芯色散补偿光子晶体光纤。此光纤在整个C波段具有高负色散特性。通过合理选取双层芯光纤的外层芯层数,同时优化孔间距和空气孔直径,设计的光纤在C波段的色散值在-520ps/(km.nm)和-390ps/(km.nm)之间近似线性变化,残余有效色散系数近似为零,相关色散斜率(RDS)在0.0032nm-1的色散补偿光纤,其RDS值与标准单模光纤匹配,有效模场面积优于常规色散补偿光纤,可以对其长度30倍以上、用于宽带传输的标准单模光纤进行良好的色散和色散斜率补偿。     

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。     

大模场面积低正常色散的同轴双芯光纤

为设计具有大模场面积和正常色散的光纤,提出了一种新型的同轴双芯光纤。通过在中心纤芯内引入空气孔,光纤能够拥有红移的零色散波长和提升的有效模场面积。进一步分析了光纤参数对光纤群速度色散和有效模场面积的影响。据此分别设计了具有三种不同参数条件的光纤,光纤具有宽带的正常色散工作区域,可分别覆盖1 400—1 800 nm, 1 700—2 000 nm, 2 000—2 300 nm,具有大于-5 ps/(nm·km)的群速度色散,有效模场面积可高达296μm²。提出的光纤在高功率超短脉冲光纤激光源中具有潜在的应用价值。     

L波段色散补偿光子晶体光纤的研究和设计

利用多极法对一种新颖结构的双层芯光子晶体先纤的色散特性进行了数值模拟,找出色散随结构变化的规律.通过合理选取其外层芯的层数,同时优化孔间距和空气孔直径,设计出可用于L波段进行宽带色散补偿的光子晶体光纤,此光纤色散值在-310～-260 ps/(km·nm)之间近似线性变化,残余有效色散系数近似为零,相关色散斜率(RDS)在0.003 2 nm-1的色散补偿光纤,其RDS值与标准单模光纤匹配,有效模场面积优于常规色散补偿光纤,可以对宽带传输的标准单模光纤实现良好的色散补偿.     

小芯径多模光纤拉曼分布式温度传感器

设计并制作了一种用于拉曼分布式温度传感的具有大有效模场面积和低模式色散的渐变折射率的小芯径多模光纤,同时达到了高空间分辨率和高温度分辨率。在现有的拉曼分布式温度传感系统基础上,测量了使用不同传感光纤和注入条件下的温度和空间分辨率。在满注入工作模式下,基于小芯径多模光纤的拉曼分布式温度传感器在25 km处达到了1℃的温度分辨率,空间分辨率的劣化仅为0.13 m,作为对比,使用多模光纤的拉曼分布式温度传感器的空间分辨率劣化了1.58 m。在单模注入条件下,基于小芯径多模光纤的拉曼分布式温度传感器在25 km处达到了4.7℃的温度分辨率,相对使用单模光纤有2.2℃的提升,同时空间分辨率没有劣化。     

双包层椭圆光纤的保偏特性

本文对双包层椭圆光纤进行了解析求解，得到了模式特征方程。研究了基模的保偏特性，给出了不同椭圆比下的归一化双折射和模间色散随归一化频率，纤芯内包层相对折射率差，内包层和纤芯半长轴比等参数的变化关系曲线。     

光纤模群时延差的测量

一、绪言多模光纤基带特性主要取决于各模群速度差而产生的模式色散。因而为了得到宽频带多模光纤,使纤芯的折射率分布与最佳分布形状完全一致,这对均衡各模群延迟时间是重要的。然而,光纤的折射率分布通常是采用干涉显微镜来测量的,因为标准光纤的芯径只有50μm,纤芯中最大折射率差小于0.015,故采用此方法来评价能够反馈制造条件那样的高精     

高折射率纤芯光子晶体光纤的特性研究

在二氧化硅中掺入适量GeO2可增大折射率，用其作为光子晶体光纤的纤芯时易于将光场捕获在纤芯中，形成稳定的传输模式。本文通过有限差分法数值解亥姆霍兹方程，研究了空气孔呈三角形典型结构排列的光子晶体光纤的特性．当纤芯及空气孔的大小都相同时，纤芯掺杂比例越高，光子晶体光纤的有效折射率就越高，色散则会向负向增长。此外，在这种高折射纤芯的光子晶体光纤中，当纤芯的大小及折射率均固定仅增大周围空气孔时，光子晶体光纤的色散增大，有效折射率趋于降低，模场有效面积也趋于减小。     

一种双模大模场面积多芯光纤的设计和特性分析

提出了一种具有双模大模场面积的多芯光纤,建立了该多芯光纤的电磁场模型并采用有限元方法对其进行求解。基于该模型研究了光纤的模式特性和弯曲特性,系统分析了纤芯间距、纤芯半径和芯包折射率差对光纤模式特性和基模有效模场面积的影响。结果表明:通过引入空气孔并适当减少纤芯间距、纤芯半径和芯包折射率差,该光纤能实现严格的双模传输。保持双模传输时,通过增大纤芯间距,减小纤芯半径和芯包折射率差均有助于增大基模的模场面积。通过调整结构参数,在近似满足双模传输的条件下,光纤的基模模场面积在平直状态下可达到3155μm²。     

掺铒孔辅助导光光纤特性研究

采用全矢量有限元法,分析空气孔对掺铒孔辅助导光光纤（EDHALF）的截止波长、重叠积分因子和模场直径的影响,并与普通掺铒光纤进行了比较。综合考虑EDHALF的基模和二阶模的截止波长、在信号波长处的重叠积分因子和模场直径的值,优化设计了EDHALF的纤芯半径、纤芯与包层的折射率差、相对孔芯距和孔的相对大小4个结构参量。     

单模-多模-单模光纤结构的温度特性研究

为提高基于单模-多模-单模(SMS)光纤结构 的温度传感器的温度灵敏性和非温度传感器的温度稳定 性提供科学依据,从而增强它们的实用性,研究了热光效应和热膨胀效应引起的SMS光纤结 构的温度特性。 通过分析SMS光纤结构的模式干涉原理和确定SMS光纤结构中受温度影响的参数及其与温度之 间的关系, 建立了分析普通多模光纤构成的SMS光纤结构温度特性的理论模型。进一步利用此模型分析 了不同多模光 纤纤芯直径下,多模光纤包层和纤芯的热光效应,以及多模光纤纤芯直径和长度的热膨胀效 应对SMS光纤 结构温度特性的影响。结果表明,多模光纤包层和纤芯的热光效应是影响SMS光纤结构温度 特性的第一和 第二因素,并且两种效应下的温度灵敏度均随多模光纤纤芯直径的减小而增大,但变化方向 相反;而多模 光纤的热膨胀效应对SMS光纤结构的温度特性影响很小,可以忽略;各热效应同时作用下, 多模光纤纤芯 直径对温度灵敏度基本没有影响,灵敏度约为12.5pm/℃。     

光纤色散效应对脉冲展宽的影响

为了研究光通信系统中光纤色散特性对通信系统传输性能的影响,基于单模光纤和多模光纤的色散特性,采用数值模拟计算的方法,对脉冲展宽、光纤内部的偏振模色散、色度色散、波导色散和模间色散的物理机制进行了分析,分别得到了折射率n=1.516和n=1.458的标准单模光纤经过10km传输距离后色散导致脉冲展宽的结果,比较了传输波长在850nm和1310nm时多模光纤的色散效应,通过对不同光源LD(Δλ=1nm)和LED(Δλ=70nm)的比较,分析了光谱宽度对脉冲展宽的影响。结果表明,纯石英光纤在系统传输波长为1.27μm处群速度色散等于0;折射率渐变多模光纤工作在常见的850nm以及1310nm通信窗口时,其模内色散表现为负色散;色度色散和模间色散引起的脉冲展宽随光纤的数值孔径、材料折射率和光源光谱线宽的增大而增大。     

同轴光纤的传输特性

本文推荐并研究了作为长途传输媒质的同轴光纤。这种光纤由纤芯、内包层和外包层构成，并且内包层的折射率比纤芯和外包层大，因此导模在内包层中是集总场，而在纤芯和外包层中是迅衰场。我们采用精确的模式分析，给出了多模同轴光纤的特性曲线。结果表明：只要折射率差和光纤尺寸选择恰当，就可以使零色散波长位于任何所希望的值上。在制造的简便程度和色散特性两方面，所推荐的同轴光纤完全比得和上已知的Ｗ型光纤。