0.73～1.7μm超宽带微纳光纤波导全光调制器

提出了单层石墨烯包裹双锥形微纳光纤复合波导结构,构建了730~1 700nm超宽带微纳光纤波导全光调制器。通过火焰拉锥法将一根标准的通信单模光纤拉成具有双锥形的微纳光纤,在保证通光率的前提下可以极大的提升微纳光纤处的倏逝波与物质的相互作用。利用石墨烯的"超级特征",即单原子层厚度、线性色散的能带结构、超强的载流子带间跃迁及极短的弛豫时间和超宽带光与物质相互作用等,将单层石墨烯作为可饱和吸收体,包裹在双锥形微纳光纤波导的锥体上,以增强该复合波导表面倏逝波与石墨烯的相互作用。静态和动态全光调制实验中采用传统808nm低功率LD作为泵浦光,对谱宽为480~1 700nm的超连续谱探测光实现了光光调制,其泵浦光功率低于50mW,调制深度大于5.7dB,调制速率达到~4kHz。该微纳光纤波导全光调制器,在保证调制深度的情况下,用更低的泵浦功率实现了超宽带的全光调制,以简单、有效、廉价的方式兼容了当前高速光纤通信网络,打开了一扇未来对微纳超快光信号处理的大门。

γ辐射对光纤波导电磁场分布的影响

开展了光纤波导中的电磁场传输理论分析,得到了光纤折射率变化对波导中电磁场分布的影响规律,建立了块状融石英材料及光纤光栅在60 Coγ辐射作用下折射率变化的测量系统,开展了折射率随辐射剂量变化及光纤模场测量实验。结果表明:光纤的折射率随γ辐射剂量的增加而增大,折射率的变化会引起波导中传输模式的场强分布变化,从而导致光纤的辐射感生波导损耗;在一定的辐射剂量范围(0～2000Gy)内,光纤仍满足弱导边界条件,能够维持对传输模式的约束能力。

γ射线对光纤波导的辐射效应分析

依据光纤波导中的电磁场传输基本理论，计算了光纤波导中的电磁场分布、约束系数及色散系数随折射率的变化关系，开展了γ射线对融石英材料及色散位移光纤的辐射实验。实验验证了理论计算结果，得到了折射率及色散系数随吸收剂量的变化关系。计算及实验结果均表明：1）光纤的折射率随吸收剂量的增加而增大，辐射效应使电子密度增大是折射率改变的主要因素。2）折射率的变化会引起传输模式的场强分布变化，从而导致光纤的辐射感生波导损耗；在吸收剂量0～2000Gy内，光纤仍满足弱导边界条件，能够维持对传输模式的约束。3）光纤的色散系数随吸收剂量的增加而增大，在吸收剂量0～500Gy内，光纤色散增加量呈逐渐饱和趋势；暴露在核辐射环境中的长距离光纤，其快脉冲光波信号将产生展宽畸变。

光纤波导场型分布的解析理论

全面推导出了光纤中４类导波模式的电力线和磁力线解析表达式，其中ＥＨｍｎ模和ＨＥｍｎ模给出了第１，２两组解的结果．同时，讨论了确定电力线和磁力线方向的方法．用计算机绘制了光纤导波模式的场型分布图．

光纤波导HE_(mn)模和EH_(mn)模的划分方法

通过理论计算以及与实验对比，提出了划分ＨＥｍｎ模和ＥＨｍｎ模的新的理论判别条件，即：对第１组解，当Ｅｚ与Ｈｚ的系数之比等于一ｓｉｎ－为ＨＥｍｎ模，等于时为ＥＨｍｎ模；对第２组解，当Ｅｚ与Ｈｚ的系数之比等于时为ＨＥｍｎ模，等于一ｓｉｎ－１时为ＥＨｍｎ模，该判别条件与弱导波光纤特征方程有很好的相关性，利用这个判别条件，对比研究了ＨＥＮ”模和ＥＨｍｎ模的ＥｚＨｚ和横向电场的一些特点，得到了苦干与文献不同的结果。

单模光纤波导模的傍轴传输特性

将LP01模表示成用拉盖尔-高斯模线性叠加的形式,利用柯林斯公式推导出单模光纤波导模通过傍轴ABCD光学系统的解析传输公式。用所得的解析公式对LP01模在自由空间的传输和聚焦特性作了研究,并和高斯基模进行了比较。数值计算结果表明,用高斯基模描述LP01模会产生一定误差。LP01模经过透镜聚焦后存在焦移,且焦移随着菲涅尔数传输特性的减小而增大。选择合适的菲涅尔数聚焦后,LP01模会出现长焦深,这是与聚焦的高斯模所不同的。

光纤波导中的三阶色散对光孤子传输的影响

本文利用V.I.Karpman和E.M.Maslou基于逆散射变换(IST)法导出的基孤子参数的演化方程组,重新研究了光纤波导中的三阶色散对光孤子传输的影响,定量地解释了因三阶色散导致的孤子自波峰漂移现象。

光纤波导中SFPM相位匹配时的模式研究

本文对相位匹配条件下光纤波导中的受激四光子混频（ＳＦＰＭ）过程的模式问题进行了理论和实验研究．所用的泵浦源为波长５３０ｎｍ输出的激光。光纤波导为掺ＧｅＯ２＋Ｐ２Ｏ３石英光导纤维，光纤芯径为９．４４μｍ．数值孔径为０．１３，截止波长为１．１７μｍ．文中提出一种同时测量光纤波导中传播的光波波长和模式的新方法，并利用一台简单的摄谱仪测量了光纤波导中的ＳＦＰＭ过程Ｓｔｏｋｅｓ分量的模式和频移．实验结果与理论计算基本符合．

有限元法求解任意折射率分布光纤波导截止波长

本文应用有限元方法 ,求解了任意径向非均匀折射率分布圆柱对称介质波导中纵向场耦合波动方程定解问题所对应的变分问题 ,计算了任意径向非均匀折射率分布介质波导的截止波长。阶跃光纤与幂指数折射率分布光纤计算结果与文献结果的比较表明 ,该方法计算结果精度高且不需要弱导或高斯模场分布等限制要求。然后本文研究了带阶跃环的三角型分段折射率分布光纤归一化截止频率随结构参数变化的规律。

光纤波导结构设计仿真软件SeeNano

设计高性能光纤是实现高功率光纤激光器功率提升的重要环节。为解决复杂光纤结构数字化设计难题,在光纤光学理论的基础上,初步开发了光纤波导结构设计仿真软件——SeeNano。本文介绍了多层折射率光纤的部分理论模型以及该软件的基本功能和两个典型案例,利用该软件计算了模场分布、有效折射率、有效模场面积、色散等重要参数,并将计算结果与商用软件计算结果进行了比较。该软件可在一定程度上降低多层折射率光纤的研究和设计难度,有望推动国产光纤设计软件的发展。

完整抛磨光纤光栅3层介质波导模型数值模拟

应用3层结构光纤波导模型,借助计算软件改变外界折射率、剩余包层厚度等参数,对完整抛磨光纤光栅在外界环境影响下的Bragg波长变化进行数值模拟。数值模拟的结果表明,随着外部环境折射率的提高,有效折射率从初值渐骤升至最大值,后略有下降,Bragg波长表现为外界折射率接近纤芯折射率时,红移而又略回蓝移。在设定不同的外界折射率情况下,光纤光栅的有效折射率都呈现出当包层半径较大时保持不变,包层半径减小到某值后光纤光栅的有效折射率突然增加,达到顶峰的有效折射率仍小于各自的外界折射率。所得结果对于侧边抛磨光纤光栅的设计、液位测量和折射率传感技术具有重要的指导意义。

单模热致超大模场掺镱光纤放大器的数值研究

非线性效应是限制光纤激光器功率提升的重要限制因素,而超大模场光纤对于非线性效应的抑制具有重要意义.热致超大模场光纤是一种新型超大模场光纤,其利用热透镜效应实现低数值孔径波导结构,从而在保证光束质量的前提下实现超大模场输出.不过,现阶段对于热致超大模场光纤激光器的研究较为有限.本文提出了单模超大模场掺镱光纤放大器的速率方程模型,该模型由稳态速率方程和热传导方程组成.利用该模型,对前向抽运单模热致超大模场光纤放大器进行了数值研究.研究表明:信号光模场直径随着信号光功率的增加而增加,这体现了热致超大模场光纤在非线性效应抑制方面的优势.研究还揭示了最佳光纤长度及其产生的物理机制,发现最佳光纤长度与注入抽运光功率有关,其随着注入抽运光功率的增加而减小;不过,当注入抽运光功率足够大时,最佳光纤长度随注入抽运光功率变化不大.此外,还对输出光场的模式进行了探讨,验证了其在保证超大模场输出的同时,实现高斜率效率输出的可行性.相关研究对于热致超大模场光纤放大器的设计具有指导意义.

光纤传输特性及相关技术分析

光纤传输技术的迅猛发展和广泛应用,为现代社会提供了一条信息高速公路。本文从理论和工程技术角度阐述和分析了光纤的传输特性、特点,并提出了解决相关技术问题的思路和方法。

温度和应力迟滞自补偿型光纤光栅传感器的研究

采用四对称悬臂梁与光纤布拉格光栅传感机构的组合设计，将2个相同反射波长的光纤光栅对称粘接于悬臂梁的上下表面，组成光栅串，实现对外压力的双光栅波长差的调谐方法。研究结果表明，该系统能自补偿光纤光栅压力传感系统的弹性迟滞影响，还能自补偿温度对光纤光栅压力传感的影响，解决了光纤光栅对压力和温度交叉敏感的问题，改善了传感系统的线性特性和重复性。在0～6MPa的测压范围内，双峰波长差的调谐范围为0—6．6nm，压力调谐双峰波长差的灵敏度可达1．12nm／MPa，在15—110℃测温范围内，温度调谐双峰波长的灵敏度可达0．028nm／℃。

光纤光栅传感器的聚合物封装增敏技术

基于聚合物封装光纤光栅温度、应变传感原理,从聚合物材料的特点、聚合物材料的选择、用聚合物对光纤光栅传感器进行封装的要求及封装工艺进行了综述,并介绍了目前解决光纤光栅压力和温度增敏及应变和温度同时区分测量的各种方法,同时介绍了聚合物封装的应用前景。

负色散光纤的弯曲损耗研究

采用等效传播常数法数值求解负色散波导光纤的弯曲损耗 ,通过将多包层光纤等效为阶跃光纤 ,求其等效阶跃光纤的传播常数和等效折射率 ,从而求得负色散波导光纤的弯曲损耗 .在此基础上 ,以二阶色散补偿光纤为例 ,给出了色散补偿光纤的弯曲损耗与波长的关系曲线 .与实际制造出的负色散光纤的弯曲损耗进行了比较 ,结果表明理论计算得到的数据与实验数据较一致 .

硅基波导光栅耦合器件的测试与分析

本文利用光纤-波导测试系统对微纳光子器件-亚波长光栅耦合器和波导进行测试;该测试系统具有50nm的调节精度,x、y和z三方向六轴自由度,并且能够控制信号光的入射角度;该系统包括:可调谐激光器、偏振控制器、拉锥光纤、微动调整平台、显微系统、红外相机和光功率计等;通过手动微调和精确对位,能够对微纳器件的耦合效率和插入损耗等性能进行测试;硅基波导光栅耦合器件的测试与分析对微纳光电子器件的设计具有一定的指导意义,能够广泛应用于光通信和光信息处理领域。

一种带环形器的双抽运掺铒光纤光源

把光纤环形器使用在掺铒光纤光源的结构中,得到C+L波段的宽带光源。采用这种结构,通过调节三个激光二极管的控制电流到合适的数值,可以让输出光的功率提高到168.67mW(22.27dBm),带宽达到80.701nm(1525.112～1605.813nm)。同时通过实验发现,研制的光源不仅有较高的功率,而且输出光平坦。

光纤器件及应用

TN253 96063755光致折变Taper光纤耦合器的耦合波分析=Coupledwave analysis of an optical refractiveindex tapered fiber coupler by UV irradiation[刊,中]/金晓峰,徐森禄,杨国光,朱列伟(浙江大学现代光学仪器国家重点实验室.浙江,杭州(310027)),萧天鹏(电子部23所.上海(200437)),谢国平(上海大学嘉定校区无线电系.上海(201800))//中国激光.-1996,23(4).-353-358研究利用光纤中光致折变效应研制的光纤波导折射率沿轴向渐变的Taper器件的模式耦合特性。在标量场近似下。