耦合型微纳光纤偏振滤光器研究

微纳光纤偏振滤光器是光纤通信和传感系统的微型基本元件之一。利用超模耦合理论研究表明,当选择合适的耦合区长度和微纳光纤直径时,两平行紧贴微纳光纤构成的耦合器件可实现起偏效应,即将非偏振的输入光变为偏振光输出;理论设计分析给出了产生这种效应的几何参量值。实验研究了两根微纳光纤平行耦合时输出光偏振度(DOP)与耦合长度的关系,验证了起偏效应并制作了基于消逝场耦合的微纳光纤偏振滤光器。实验表明当微纳光纤偏振滤光器输入非偏振光时,在1545～1560nm波段耦合输出端光的偏振度达到了90%以上,实现了光束起偏;在此波段内某些波长的输出光消光比(LPER)可达到24dB以上,而其他波长处为椭圆偏振光或者圆偏振光,实现了分色起偏。此器件与检偏器组合可制成带通(阻)波长滤波器。     

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。     

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。     

微纳光纤直径测试技术研究

为了测量微纳光纤直径, 采用了液体浸没强度检测法。首先对微纳光纤-液体圆柱形波导结构进行理论分析, 得到了整根微纳光纤附加损耗与外形参量的对应关系, 搭建了微纳光纤直径测试实验系统, 并对两组直径不同的微纳光纤进行了测试。结果表明, 直径为2.7μm时, 直径测试最小分辨率约为3nm, 4根微纳光纤的直径偏移量分别是40nm, 30nm, 80nm和20nm; 直径为4μm时, 直径测试最小分辨率约为12nm, 4根微纳光纤的直径偏移量分别是60nm, 90nm, 10nm和30nm, 有较好的直径一致性, 证明了液体浸没强度检测法的可行性。此研究对微纳光纤进一步走向实用提供了技术支持。     

三根平行微纳光纤耦合特性研究

微纳光纤具有大比例倏逝场传输的光学特性,相比于普通光纤,其耦合现象更加明显。利用基于有限元法的COMSOL Multiphysics软件对三根平行微纳光纤进行了详细的数值模拟研究。计算结果表明,纤芯间距改变时,三根平行微纳光纤随传输距离变化的功率耦合分布的规律是相似的,都呈周期性分布。纤芯间距不同时,耦合周期发生变化,且随着纤芯间距的增大,耦合周期也逐渐增大。且入射光的偏振态对耦合周期和耦合效率也有一定的影响。利用三根平行微纳光纤的耦合特性,设计了一种3×1微纳光纤耦合器,当选取恰当的纤芯间距和耦合区长度时,3×1微纳光纤耦合器的耦合效率最高可达93.3%。     

光纤布拉格光栅折射率传感研究进展

在介绍短周期光纤光栅(FBG)和微纳光纤布拉格光栅(MNFBG)折射率传感原理的基础上,围绕如何提高FBG折射率传感灵敏度,详细论述了腐蚀法和抛磨法两种折射率传感技术方案的研究进展,对比分析了两种方案的优缺点。同时综述了微纳光纤和微纳光纤光栅应用于折射率传感的研究现状,指出了目前研究所面临的技术难题与解决方案,展望了FBG折射率传感技术的发展趋势,可为进一步开展基于光纤光栅器件的折射率传感研究提供参考。     

基于微纳光纤的双环谐振腔理论与实验研究

通过电场传输理论,结合实验研究深入分析了基于亚波长直径微纳光纤的串、并联双环结构.建立了两种结构的数学模型,结合得到的数学公式利用Matlab进行了数据仿真.通过实验,分别得到了两种双环结构谐振腔的实际输出光谱.实验结果与理论仿真取得了较好的吻合.     

全光纤热光型可变光衰减器

根据光纤包层中的倏逝场机制,将具有热光效应的聚合物材料直接覆盖在侧边抛磨光纤上,进行了全光纤热光型可变光衰减器(VOA)的研究.根据理论分析,确定了在侧边抛磨光纤的抛磨区上覆盖材料的折射率与纤芯中光衰减量之间的关系,为选择适当折射率的热光材料提供依据.设计适当的侧边抛磨区,利用先进的轮式侧边抛磨技术,制备了侧边抛磨光纤,以达到最佳可变光衰减效果.采用螺绕电极和优化封装,制作出性能优良的全光纤热光型可变光衰减器.性能测试表明,器件插入损耗小于0.1 dB,衰减范围为0~80 dB,偏振相关损耗小于0.02 dB,背向反射大于70 dB.该方法制作的全光纤热光型可变光衰减器具有可用电驱动调控、可靠性高等优点.     

基于侧边抛磨多模光纤的高灵敏度折射率传感器

提出一种可于生物传感的侧边抛磨多模光纤(SPMMF)折射率传感器。针对1.300~1.430折射率范围传感特性,研究了纤芯直径50.0、62.5和105.0μm的多模光纤(MMF)侧边抛磨不同深度时SPMMF折射率传感器的光谱特性和光功率传输特性。结果表明,在1.300~1.430折射率范围内,光纤纤芯直径和剩余半径(抛磨面到纤芯中心的距离)越小,传感器灵敏度越高;纤芯直径为50.0μm、剩余半径为0μm时,可以获得最高达42.23dB/RIU的灵敏度,最小分辨率为2.37×10-5RIU;纤芯直径为105.0μm、剩余半径30μm时,SPMMF折射率传感器仍有10-5 RIU量级的分辨率。     

四端口微纳光纤制作及特性研究

针对通过双光纤直接拉伸法获得的腰区直径达到波长甚至亚波长尺度的微纳光纤耦合器(OMC)进行了制作与实验研究;实验结果显示,当OMC的腰区直径小于2.5μm,其腰区耦合功能将消失,OMC将成为具有合束和分束功能的四端口微纳光纤(FPOM);通过在线监测样品拉制过程、工作稳定性测试、波长扫描等实验方法,分析并界定了OMC和FPOM的光学特性差异;采用基于光吸收制热效应的全光调制方法,分别对OMC和FPOM的光调制能力进行测试分析;FPOM具备稳定的光学传输特性,其分束比对波长、温度、传输光功率波动等物理参量不敏感,可用于微纳光子器件的集成;而经过结构优化设计的OMC不但可以用于温度、振动等传感研究,还具备作为全光调制器的潜力。     

磨抛型保偏光纤偏振器特性研究

采用保偏光纤(PMF)定轴技术,将光纤粘贴在刻有双弧线槽的玻璃基片上,将其用研磨机研磨,使光纤呈D形,再在其上镀膜,得到最小封装尺寸为1.0 mm×25 mm、消光比为38 dB的高性能磨抛型PMF偏振器。建立了器件损耗、消光比测试系统以及温度特性实时测量系统。小批量生产的该磨抛型PMF偏振器实现了损耗小于0.5 dB的要求,消光比在30 dB以上,在-40 ℃~+60 ℃温度范围性能保持稳定。     

基于拉锥光纤优化的光纤环镜滤波器特性研究

为了将拉锥光纤的光学特性和光纤环镜的滤波特性相结合,提出了一种用拉锥光纤优化的光纤环镜滤波器结构.实验研究发现,在级联的2阶高双折射光纤环镜滤波器中接入拉锥光纤,滤波器输出谱的主峰3dB带宽得到显著压缩,品质因数进一步提高,其Q值很容易达到5.2,滤波器在10dB~35dB调制深度范围内调谐更灵活,输出波形更加稳定.结果表明,该结构改善了高双折射光纤环镜滤波器特性,使调谐更为灵活.     

基于双芯光纤耦合器的梳状滤波器

基于失配光纤耦合器的波长特性,从理论上详细分析了两芯间隔d,两芯之间的失配度Δβ及耦合区长度z对其光谱特性的影响。结果表明,当Δβ和d较小时光纤耦合器可以成为梳状滤波器。Δβ主要影响梳状滤波器的消光比,z和d在两芯子匹配的情况下主要影响峰值波长位置和间隔。通过将一根两芯间隔d=12μm的单模双芯光纤(TCF)的一个芯子熔接在两根单模光纤(SMF)之间,实验制得基于双芯光纤耦合器的全光纤型梳状滤波器,其消光比可达25 dB,插入损耗为3.1 dB。通过使用不同长度的TCF获得了不同的峰值波长间隔,并使用波长为248 nm的紫外光对其峰值波长和消光比进行了调节。     

微纳光纤传输损耗测试及实验优化

对一种结合剪断法和后向散射法测量微纳光纤传输损耗的反射式剪断法进行了优化。通过增加分光耦合器和探测器,用气凝胶固定尾纤,消除了光源波动和尾纤摆动对实验测试的影响。利用该方法测量微纳光纤传输损耗与直径的关系,实验结果表明改进后的方法,测量结果更稳定。     

基于微纳光纤脉冲压缩器的皮秒脉冲掺镱光纤激光器

1.0 m波段的超短脉冲激光器在激光加工、光学精密测量和生物医学等领域具有重要应用价值,但由于掺镱光纤激光器工作在全正色散区域,激光器直接输出的脉冲通常宽度较大。文中利用改变微纳光纤尺寸可以使其在1.0 m波段提供反常色散的特点,将微纳光纤作为色散补偿元件在掺镱光纤激光器腔外对脉冲进行压缩来获得超短脉冲。实验中,自主拉制的微纳光纤锥腰直径为3 m,锥腰长度为5 cm。掺镱光纤激光器直接输出脉冲宽度为37.6 ps,经微纳光纤压缩后脉冲宽度为8.5 ps。该结果提供了一种更简便低廉的压缩脉冲方法。     

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。     

全保偏光纤迈克尔逊干涉仪

报道了全保偏光纤迈克尔逊干涉仪的研究结果.实验中采用熊猫保偏光纤、磨抛型保偏光纤偏振器(消光比为35dB.损耗相似文献   

基于微纳光纤的通信器件研究进展

详细介绍了基于不同种类微纳光纤的光源、光耦合器、光开关和滤波器的结构、工作过程及性能参数,总结了基于微纳光纤的光纤通信器件的研究进展情况。指出微纳光纤器件的实用化是光纤通信器件的发展方向。     

带抛磨过渡区的侧边抛磨光纤波导传输特性分析

根据侧边抛磨光纤实验结果,建立了带抛磨过渡区侧边抛磨光纤的三维光学波导模型,用三维有限差分光束传输法计算和分析了侧边抛磨光纤的光传输特性.带抛磨过渡区光纤波导模型的计算结果与实验吻合较好,此模型较好地反映了在侧边抛磨光纤中的光功率传输特性.计算分析表明,侧边抛磨区的长度对侧边抛磨光纤光传输特性有影响,但在抛磨区长度小于...     

侧边抛磨光纤的光传输特性研究

基于有限差分光束传播法，对侧边抛磨光纤的光传输特性进行了模拟计算。给出了应用自行研制的侧边光纤抛磨机的侧边抛磨光纤的制作方法，并研究了几个影响侧边抛磨光纤光传输特性的参量。实验表明，侧边抛磨光纤的抛磨面与纤芯的剩余厚度d越小，光功率衰减越大，对涂敷材料的折射率变化的灵敏度越大。在抛磨区域浸在折射率约为1．495的折射率液体的情况下，当d〈5μm时衰减明显增大。抛磨区长度越长，光功率衰减越大；抛磨表面越粗糙，光功率衰减也越大。