三芯非线性光纤耦合器中的短脉冲光开关

利用变分法研究三芯非线性光纤耦合器中的短脉冲光开关,解析分析线性三耦合非线性Schr?dinger方程的结果与数值模拟符合得很好.并且得到在非线性光纤耦合器中孤子的耦合长度和开关阈值,与连续波情况和两芯光纤耦合器的结果不同. 关键词： 光纤耦合器 光开关 耦合长度 开关阈值     

变耦合系数非线性三波导定向耦合器特性研究

报道了对高斯型及指数型变耦合系数三波导耦合器的一些重要的全光开关特性进行的研究。利用四阶龙格一库塔方法对指数型和高斯型两类变耦合系数三波导耦合器进行了数值计算。数值计算结果表明：对于变耦合系数三波导耦合器而言,功率可在波导1与波导3之间100％转换,而波导2则不可能达到100％的功率输出。与双波导变耦合系数耦合器相比,在相同的最大耦合系数情况下三波导变耦合系数耦合器开关曲线要更陡一些．即具有更好的开关特性。与平行三波导耦合器相比,变耦合系数三波导耦合器作为光开关的最大优点在于开关曲线中不存在振荡。     

复合型变耦合系数定向耦合器开关特性的研究

研究了高斯—常数—高斯平滑连接的复合型变耦合系数定向耦合器的开关特性曲线。研究了耦合器各分段长度对开关曲线的影响。数值模拟发现,耦合器各组成部分的参量对耦合器开关曲线尾部的振荡及开关功率的大小均有影响,且呈现出一定的规律性。高斯型波导部分的相对长度以及直波导部分所占份额共同决定了耦合器开关曲线尾部的振荡大小,且开关曲线的振荡与耦合函数的傅里叶变换的振荡密切相关。     

圆形三芯微结构色散补偿光纤的色散特性分析

设计了一种圆形三芯微结构色散补偿光纤,并采用频域有限差分法(FDFD)对其色散特性进行了分析.结果表明:在保持电磁参数不变的情况下,分别变化中心高折射率区半径,第一包层、第二包层层数,第三层、第六层和其它层空气洞的直径或沿水平直径方向相邻空气洞中心点间的距离,都会影响到这种光纤的有效模折射率和色散随波长的变化关系.控制这些几何参数的大小,在1.55μm处,这种光纤的负色散值可以达到-2100 ps/(nm·km),色散曲线的半高全宽可以达到240 nm.所得结果对色散补偿光纤的设计、制作和应用具有一定的指导意义.     

弱耦合多芯光纤芯间串扰分布特性

基于功率耦合理论,对多芯干涉弱耦合多芯光纤(MCF)传输系统的光信号功率和芯间串扰(ICXT)特性进行了详细的研究,推导出相应条件下光信号功率及ICXT的解析表达式。研究发现,经过长距离的纵向传输之后,各纤芯中的光信号功率都将达到一个动态平衡的状态,并且提出了动态平衡归一化功率的计算公式。在多芯干涉MCF传输系统中,不同入射纤芯对耦合纤芯串扰的贡献是不相关的,耦合纤芯中ICXT的分布可以看成是多个双芯单输入ICXT分布的累加。基于串扰分布累加的特性,得到了多个经推广后的串扰评估数学模型,完善了多芯干涉情况下ICXT的分析理论,这可为该情形提供良好的理论分析工具。     

三芯光纤耦合器的开关和传输特性研究

利用耦合非线性薛定谔方程组(CNLSEs),研究了超短孤子脉冲在非线性三芯光纤耦合器中的传输和开关特性。分析了正常色散和反常色散对于开关特性的影响。通过调整非线性参数能够优化开关特性,降低了开关阈值功率和提高了能量转移效率。采用分步傅里叶法(SSFM)的仿真,数值模拟了在正常色散区和反常色散区的不同开关特性,以及当非线性参数从1.5增大到2.5时开关性能的变化。研究表明:在反常色散区中,耦合器具有明显的开关特性。在三芯耦合器中,当三根光纤的非线性参数同时增加时,阈值功率由Po12显著降低至Po4.12,能量转移效率由40%显著提升至65%。     

光纤光栅耦合系数对其色散补偿性能的影响

本文利用耦合模方程,对具有不同函数形状耦合系数的光纤光栅的色散特性进行了理论和数值研究。通过比较这些线性咽啾光纤光栅对10Gb/s光通信系统色散补偿的效果,揭示了光纤光栅的耦合系数与其色散补偿性能的关系。     

同心椭圆度光纤的耦合系数计算

应用耦合模原理，用Ｍａｔｈｉｅｕ函数表示纤芯，包层为同心椭圆度的光纤中的电磁场，在适当近似条件下，求得了基模场中的偶模耦合系数表示式，并给出截止条件下的离心率－耦合系数，半长轴－耦合系数曲线。     

优化耦合模和耦合功率理论在弱耦合扰动多芯光纤中的对比

考虑实际光纤铺设过程存在的弯曲和扭转等扰动影响,对耦合模理论和耦合功率理论分别进行优化,得到多芯光纤串扰估计的一般模型.在不同光纤距离和弯曲半径情况下对串扰进行了仿真.结果表明,优化的耦合模理论模型的串扰呈震荡上升趋势,在相位匹配点附近,串扰累积增加,在非相位匹配点附近,串扰几乎不变,因此可以更好地反应光纤物理结构的波...     

三角结构三芯光子晶体光纤中的模式耦合特性分析

基于耦合模理论,得出了三角结构三芯光子晶体光纤(TTC-PCF)的耦合模方程.数值模拟研究了该结构中纤芯间的定向耦合特性,分析了光纤结构及入射波长对耦合系数的影响以及入射光振幅比对纤芯间能量耦合特性的影响.结果表明,通过调节入射光振幅比可实现对纤芯间耦合强度的连续调节.对比了耦合模理论与束传播法得到的结果,两者表现出很好的一致性.结合TTC-PCF展现的独特耦合传输性能,讨论了其在耦合强度连续可调光纤定向耦合器和大模场光纤激光器的设计与制备等方面的可能应用前景.     

Soliton switching and propagation in two-core nonlinear fiber coupler with high order coupling coefficient

We use the variational approach (VA) and the split-step Fourier transforms (SSFT) to study the transmission and switching characteristics inside the fiber nonlinear directional coupler (NDLC). The results, based on the VA, indicate that the second-order coupling coefficient dispersion and initiative chirp all reduce the coupling length, and the second-order coupling coefficient dispersion makes the switching characteristics become sharper and threshold power become bigger under the case of not having initiative chirp. The outcomes, based on the SSFT, indicate that the first order intermodal dispersion coefficient make optical pulses splitting in the propagation of fundamental solitons, and the second-order coupling coefficient dispersion reduces the coupling length, sharpens the switching characteristics and increases the switching threshold power, the results agrees well with those from the VA.     

Femtosecond pulse switching in a fiber coupler with third order dispersion and self-steepening effects

A numerical study of femtosecond pulse propagation and switching in a dual-core nonlinear directional coupler with the consideration of third order dispersion and self-steepening effects is reported. The Split Step Fourier Method (SSFM) is used to investigate the switching characteristics of nonlinear directional couplers. It is observed that the energy transfer from core to core is not affected by changing the input pulse shapes except super-Gaussian. While the normalized coupling co-efficient and the input peak power dominate the coupling characteristics, the effects of third order dispersion (TOD) and self-steepening (SS) are also reported.     

太赫兹双芯光子带隙光纤定向耦合器

提出了一种低损耗、宽频段太赫兹双芯光子带隙光纤定向耦合器,光纤的包层由亚波长尺度呈三角晶格排列的空气孔组成, 两个纤芯分别由去掉7个空气孔构成.利用全矢量有限元法对光纤的色散、耦合特性以及损耗特性进行了理论分析. 研究表明,这种耦合器的损耗系数小于0.021 cm^-1,更重要的是可以实现0.14 THz范围内的宽频定向耦合. 这种定向耦合器在太赫兹通信系统中滤波、波分复用、偏振分离和开关等技术中有潜在的应用价值.     

太赫兹双空芯光纤定向耦合器

设计了一种低损耗太赫兹双芯光子带隙光纤定向耦合器.采用全矢量有限元法对光纤的耦合特性、损耗和色散进行了理论分析.结果表明,这种光纤定向耦合器在1.55-1.80 THz范围内耦合长度小于1.8 cm,能够实现0.07THz范围内窄带耦合,且其损耗系数低于0.02 cm-1.这种耦合器将在太赫兹窄带滤波、波分复用、开关和偏振分离等技术中有潜在应用价值.     

Experimental demonstration of single-mode fiber coupling using adaptive fiber coupler

Coupling plane wave into a single-mode fiber(SMF) with high and steady coupling efficiency is crucial for fiberbased free-space laser systems, where random angular jitters are the main influencing factors of fiber coupling. In this paper, we verified a new adaptive-optic device named adaptive fiber coupler(AFC) which could compensate angular jitters and improve the SMF coupling efficiency in some degree. Experiments of SMF coupling under the angular jitter situation using AFC have been achieved. Stochastic parallel gradient descent(SPGD) algorithm is employed as the control strategy, of which the iteration rate is 625 Hz. In closed loop, the coupling efficiency keeps above 65% when angular errors are below 80 μrad. The compensation bandwidth is 35 Hz at sine-jitter of 15 μrad amplitude with average coupling efficiency of above 60%. Also, experiments with simulated turbulence have been studied. The average coupling efficiency increases from 31.97% in open loop to 61.33% in closed loop, and mean square error(MSE) of coupling efficiency drops from 7.43% to 1.75%.     

熔融侧面泵浦耦合器光纤夹角对耦合效率的影响

泵浦耦合器是高功率光纤激光器的关键无源光器件,其制作工艺是采用泵浦光纤和主光纤侧面熔融的方法,该方法可以保持主光纤中信号光的低插入损耗,但泵浦光纤和主光纤之间的夹角对耦合效率影响较大。为解决这一问题,根据熔融侧面泵浦耦合器的结构特点,建立了物理模型,推导出各光纤中光功率与夹角关系的方程组,进行了数值仿真和实验论证,结果是随着泵浦光纤和主光纤之间夹角的减小,耦合效率会逐渐增大,但存在临界值,NA值小的泵浦光纤耦合效率高且临界角大,NA为0.22的泵浦光纤,夹角小于9.7时耦合效率最大值为96.9%,NA为0.15的泵浦光纤,夹角小于11.5时耦合效率最大值为97.8%。     

一种实现光纤耦合器分光比微调的新方法

随着光纤通信技术的不断发展,光纤通信中至关重要的光无源器件——光纤耦合器,其使用量正在不断的增加。如何提高光纤耦合器的成品率已成为一个很重要的问题。通过对具有一定分光比的未封装的窄带光纤耦合器的一端进行固定和在另一端进行扭转,可以实现耦合器分光比的微调。实验表明,对耦合器施加扭转力矩会使耦合器的分光比发生一定的变化,并且在扭转的过程中附加损耗的变动很小。利用这一特性可以对偏离预定分光比的耦合器的分光比实现微调,从而可得到更符合要求的分光比,提高了成品率。     

Vector soliton switching in a fiber nonlinear directional coupler

This paper reports a detailed numerical study of soliton switching in a high as well as low birefringent nonlinear coupler. It is shown that by controlling the polarization angle one can have nearly 100% transmission with excellent switching characteristics. It is shown that soliton remains stable during its propagation inside the coupler. However it is observed that high birefringent coupler exhibits relatively better soliton stability. We show that the coupler could be used as a soliton switch even at an input peak power less than the critical power, the power at which 50-50 power sharing takes place between the two cores, just by a judicious choice of the polarization angle.