多模光纤布里渊散射阈值理论分析与计算

针对目前受激布里渊散射(SBS)阈值研究主要针对单模光纤,而对多模光纤研究较少的现状,理论分析和计算了多模光纤SBS阈值特性。结果表明:对于多模光纤,由于其多个模式的布里渊增益谱叠加导致频谱展宽,其布里渊增益谱最大增益1.667 5×10-11 m/W较单模光纤偏低。根据多模光纤布里渊散射增益,通过SBS阈值公式获得了50/125μm阶跃折射率多模光纤和渐变折射率多模的SBS阈值与光纤长度、衰减系数、纤芯半径之间的关系。理论分析可知,阶跃折射率多模光纤的SBS阈值是渐变折射率多模光纤的4.5倍,更不容易发生SBS非线性效应。     

基于多模干涉与马赫-曾德尔干涉效应的光纤振动传感器研究

提出了一种结合多模干涉效应的新型马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构,并将其用于振动检测研究。与基于两个3dB单模光纤耦合器(OC)级联而成的传统MZI不同的是,文章采用多模OC与单模OC共同构成MZI。利用芯径为105μm的阶跃折射率分布多模光纤与芯径为62.5μm的渐变折射率分布多模光纤分别采用熔融拉锥法制作了分光比为1∶1的3dB多模OC,并将其分别与3dB单模OC构建了MZI,同时为了对比,也利用两个单模OC构建了MZI。分别对采用不同类型OC构建的MZI中的一个干涉臂施加振动干扰,并使用示波器进行数据采集和分析。结果表明,基于芯径为105μm的阶跃折射率分布多模耦合器构建的MZI具有最大的可检测振动频率范围,为1~20kHz,同时在振动频率偏差和振动频率鉴别能力上也表现最优。     

新一代多模光纤

新一代渐变折射率多模光纤提高了当今高性能网络的传输带宽和距离。文章阐述多模光纤的新特性——差分模延迟(DMD)的规范和测量方法,以及精密控制光纤折射率剖面以改善DMD性能的方法,并介绍OFS公司几种渐变折射率多模光纤的新产品。     

基于多模干涉和长周期光纤光栅的温度及折射率同时测量

基于多模干涉理论和长周期光纤光栅(LPFG)的传感特性,提出了一种单模-多模-单模(SMS)结构与LPFG级联的光纤传感器,实现了温度和折射率的同时测量。实验结果表明,SMS结构的干涉谱和LPFG对温度和折射率具有不同响应灵敏度,其温度灵敏度分别为0.017nm/℃和0.060nm/℃;SMS结构对折射率不敏感,而LPFG的折射率灵敏度为-35.60nm/RIU(RIU为折射率单位)。因此利用敏感矩阵,实现对温度和折射率的同时测量,得到温度和折射率的最大测量误差分别为±0.59℃和±0.0013。该结构灵敏度高、结构简单,且不易受电磁等干扰。实验结果具有良好的线性度,在生物化学领域应用前景良好。     

基于纤芯失配多模干涉的光纤折射率传感器

基于多模干涉效应的单模-多模-单模(SMS)结构光纤折射率传感器通常需要进行包层腐蚀来提高灵敏度,而且易受环境温度影响。为克服SMS结构的这些不足,提出了一种新型的基于纤芯失配多模干涉的光纤折射率传感器,由单模光纤-色散补偿光纤-单模光纤(SMF-DCF-SMF)级联光纤布拉格光栅(FBG)构成,长度不超过100mm。对其灵敏度、线性范围和温度特性等进行了测试,实验结果显示在测量折射率为1.33～1.39的折射率液时,特征波长与折射率呈线性关系,灵敏度为232.8nm,级联的FBG具有良好的温度校准功能。     

基于单模-无芯-单模结构的光纤折射率传感器

提出了一种基于光纤单模-无芯-单模结构的光纤 折射率传感器。当外界折射率(SRI,surrounding refractive index)小于无芯光纤(NCF,no-core fiber)折射率,并且二者十分接 近的情况下,NCF 可以看作是具有阶跃折射率分布的弱导多模光纤(MMF),这样便构成了传统的单模-多模- 单模(SMS,single-mode multimode single-mode)光纤结构。利用线偏振模近似的方法理论分析了基于这种光 纤结构的折射 率传感器的模式激发特性以及输出特性,进而进行了相应的数值仿真及实验验证,结果表明 ,数值仿真与实验 结果均与理论分析结果相一致。在1.3～1.4的折射率范围内,实验测得传感器灵敏度达到 205.42nm/RIU。     

微型准直透镜的研究与设计

自聚焦透镜与多模光纤的折射率分布都遵从平方律分布,基于这个事实,进行了以多模光纤生产工艺制造微型准直透镜的研究和设计。结果表明,该微型准直透镜用作单模光纤准直器,具有良好的准直性能,该器件较之自聚焦透镜,尺寸更小且制造工艺简单。     

基于应变的多模光纤可调谐光纤滤波器设计

可调谐光纤滤波器技术是波分复用系统的关键技术之一,对于发展全光通信网络和光纤传感具有极其重要的意义。提出了一种基于大芯径的多模光纤可调谐带阻滤波器,其制作方法是将包层/纤芯直径为125/105μm的特种多模光纤通过单模光纤接入光纤系统,实现单模-多模-单模(SMS)光纤结构,并使一端单模光纤与多模光纤熔接,另一端只是共轴对接而不焊接。在多模干涉原理的基础上,利用该结构对应变的敏感性实现可调谐光滤波。该可调谐滤波器的调制和解调借助于放大自发辐射(ASE)宽谱光源和光谱分析仪(OSA)实现。详细给出了该滤波器的理论仿真分析,并实验证实了该方案的有效性。     

多模光纤到单模光纤耦合效率的研究分析

由于多模光纤的纤芯直径远大于单模光纤的纤芯直径,且多模先纤的数值孔径也大于单模光纤的数值孔径,因此多单模转换效率极低.为了提高多模光纤到单模光纤的耦合效率,采用自聚焦透镜对从多模光纤出射的光束进行汇聚,使其半径大小尽量与单模光纤的芯径大小相匹配,然后再利用球透镜来减小被汇聚过的光束的发散角,在不考虑各种连接损耗的前提下,通过ZEMAX来求解多模光纤到单模先纤的耦合效率.采用这种新型组合透镜耦合的方法可以极大提高多单模耦合的耦合效率,其最高耦合效率可达到38.7%.因此,这种组合透镜法是可行的.     

单模-多模光纤产生系列Bottle beam

提出一种利用多模光纤的多模干涉效应在自由空间中获得多个局域空心光（Bottle beam）的新方法。单模-多模光纤结构是一段多模光纤无偏心地连接到一段单模光纤上,光由单模光纤传输到多模光纤激发产生一系列的LP0,n 模,由于多模干涉效应在多模光纤中相互叠加,当入射到自由空间后形成了多个Bottle beam。文中对光束传输过程进行理论分析并利用Matlab 进行仿真实验, 结果表明在自由空间中可以获得系列Bottle beam。当多模光纤纤芯直径分别为45 m,60 m 和90 m 时所选择的光场段内的Bottle beam 的尺寸大小基本相同（约400 m20 m）,而第一个空间暗域沿轴向两侧相对光强差值分别为0.62,0.41 和0.11,可见当多模光纤的纤芯直径越大时所得到的Bottle beam 暗域的轴向两侧光强越相近,因此也越有利于囚禁微粒。     

通信用石英系多模光纤的技术发展

介绍了世界上多模光纤的技术发展历程,简述了我国多模光纤技术和产业发展状况,列表展示了IEC关于A1类多模光纤近些年三个版本标准的主要性能比较,简要介绍了我国现行的多模光纤标准,最后展望了多模光纤市场应用前景。     

多模光纤链路信号传输特性分析

多模光纤在光纤通信网中的应用日益广泛,介绍了高速局域网中多模光纤链路的传递函数,比较考虑二阶色散和三阶色散两种情况下,采用无啁啾DFB激光器,通过缓变折射率多模光纤传输射频信号.研究结果表明,射频信号传输不同的中长距离后,考虑三阶色散的信号传输特性中没有载波抑制效应,用窄线宽的光源工作在最小色散波长能使光信号的中继距离有所提高.     

As-S多模红外光纤的双坩埚法制备工艺

对As-S芯皮(纤芯—包层)结构多模光纤的制备工艺进行了研究。通过设定芯料管和皮料管压力比、拉丝速度和拉丝温度等工艺参数,可获得不同直径以及芯径皮厚比的多模As-S芯皮结构红外光纤。当双坩埚尺寸固定,光纤芯径会随着芯料管和皮料管压力比的增大而增大,而皮厚则会减小;但当皮料管压力减小到一定程度并保持一定时,光纤芯径和皮厚受芯料管压力改变的影响就不明显了;一般拉丝速度越快,直径就越小。由于红外玻璃原料中杂质S—H的含量对As-S红外光纤损耗的影响比较显著,因此应着力提高原料纯度,降低As-S红外光纤损耗,以实现As-S红外光纤的国内产业化。     

Raman Amplification in Multimode Fiber

We demonstrate that the Raman gain of the fundamental mode in graded-index multimode fiber (MMF) is comparable to that of standard single-mode fiber using the same pump power. Moreover, we show that mode-selective gain is significantly enhanced by the radial dependence of the GeO₂ concentration in these fibers. The mode-selective gain is also shown, via impulse responses and eye diagrams, to reduce the intersymbol interference for near center-launch excitations and thereby enhance high-speed MMF link performance     

激光二极管线列阵与多模光纤列阵的光纤耦合

利用一段数值孔径(NA)较小的多模光纤作为一个低成本的微透镜,对激光二极管线列阵的大数值孔径方向准直,将激光二极管线列阵的输出光束耦合到多模光纤列阵中.激光二极管线列阵每个发光单元的光分别耦合到光纤列阵的单根光纤中.总的耦合效率和输出光功率分别为75%和15W.     

激光二极管线列阵与多模光纤列阵的光纤耦合

利用一段数值孔径(NA)较小的多模光纤作为一个低成本的微透镜,对激光二极管线列阵的大数值孔径方向准直,将激光二极管线列阵的输出光束耦合到多模光纤列阵中.激光二极管线列阵每个发光单元的光分别耦合到光纤列阵的单根光纤中.总的耦合效率和输出光功率分别为75%和15W.     

多模光纤RoF系统的模式噪声分析

为改善短距离、低成本多模光纤RoF链路性能,需要对多模光纤中的重要限制因素—模式噪声进行分析,并寻找降低模式噪声影响的方案。首先分析了模式噪声的产生条件,建立了多模光纤RoF链路中模式噪声的数学模型,通过模型可以得出激光器频率啁啾越大、调制深度越低、光电二极管检测面积越小输出射频信号载噪比越小。可以通过降低激光器频率啁啾,增大调制深度和光电二极管检测面积来改善系统性能。     

大芯径多模石英光纤端面耦合技术研究

对大芯径多模光纤端面耦合技术进行了研究，实验测量了光纤端面间的横向偏离、轴向偏离及光纤轴夹角对耦合效率的影响，其中光纤端面间的横向偏离对耦合效率影响较大，这些实验结果对大芯径多模光纤端面间的连接或熔接以及提高耦合效率具有一定意义。     

一种新用途多制式合路系统的设计

本文提出了一种解决多运营商的室内覆盖系统与日益稀缺的室内空间、宝贵的频谱资源与话务量的增长等一系列矛盾的新思路,有效的结合了光纤传输与多系统接入平台的优点,为多系统的室内覆盖提供了新的设计方案。     

采用多模输入/输出波导的多模干涉型SOI分束器

一个适用于光纤通信系统中的1×8多模干涉功率分束器被设计并通过ICP刻蚀方法成功研制.这种基于SOI材料的功率分束器是采用多模波导作为输入/输出波导;经过光束传播方法模拟,该器件显示出了优良的性能.测试结果表明,在1550nm波长处器件的传波损耗低于0.80dB,损耗均匀性为0.45dB,而且偏振相关损耗低于0.70dB.器件的尺寸只有2mm×10mm.