普通单模光纤与掺铒单模光纤的连接损耗

本文研究了大功率时普通单模光纤与掺铒单模光纤的连接损耗，结果表明，连接损耗与功率有关。

基于压电陶瓷振镜的单模光纤闭环补偿系统设计

在激光通信过程中,由于卫星平台的振动、机械转台的噪声等会使入射光轴与接收光轴之间存在随机角抖动,影响通信系统的性能。研究了随机角抖动对空间光到单模光纤耦合效率的影响,提出基于CCD相机和快速倾斜镜的闭环补偿系统。在实验室内搭建实验平台,测试了不同抖动幅度对单模光纤耦合效率的影响,验证了补偿系统对提高耦合效率的可行性。实验结果表明,闭环补偿系统最大可提高耦合效率为24%;在同样的抖动频率下,抖动幅度增加时,其补偿效果更明显;补偿系统对于低频抖动的补偿效果比高频更加明显。这些研究内容为解决随机角抖动对单模光纤耦合效率的影响提供了数据参考与技术支持。

单模光纤中弯曲损耗的测试与分析

对单模光纤中弯曲损耗随弯曲半径 ( 1～ 8mm)和波长 ( 15 30～ 15 65nm)变化的实验进行了测试 ,结果显示弯曲损耗随弯曲半径和波长呈现振荡 .理论分析表明由于光纤纤芯中的基模和在包层以及涂覆层中传播的Whispering gallery模式之间的耦合 ,引起了弯曲损耗的振荡 。

空间光-单模光纤耦合效率因素分析

根据电磁场模场匹配理论,分析了影响空间光-单模光纤耦合效率的因素。通过优化耦合透镜相对孔径,可以实现较高效率的耦合。理论计算表明,当透镜相对孔径分别为0.203和0.211时,1310nm激光最大耦合效率为82.54%,1550nm激光最大耦合效率为82.69%。当对准出现偏差时,耦合效率下降,对准偏差与耦合效率关系曲线与光纤端面光场分布曲线相似,工程上可方便地加以计算。实验结果验证了理论分析方法和结果,测得最大耦合效率为61%。

单模光纤中受激喇曼散射对调制不稳定性的影响

基于修正的非线性薛定谔方程 ,利用线性扰动理论和数值方法研究了单模光纤中的调制不稳定性 .由于受激喇曼散射的作用 ,使得喇曼增益谱叠加到光纤中的调制不稳定性增益谱上 .这样 ,原本调制稳定的光纤正常色散区也出现了调制不稳定性 ;而在反常色散区 ,随着初始功率的增加 ,常规的调制不稳定性增益谱的增益和频谱范围均增大 ,而喇曼增益谱的增益增大但其频谱范围基本不变 ,这样导致常规的不稳定区域逐渐侵入并最终掩盖喇曼增益区 .数值模拟验证了解析结果的正确性 ,并证明了利用反常色散情形下的调制不稳定性可以产生超短脉冲序列 。

单模光纤弯曲损耗理论模型的修正

考虑到光纤在弯曲后由于内应力的作用会引起的折射率改变,对单模光纤弯曲损耗的理论模型进行了修正,并将修正前后的理论模型的计算结果与实验结果进行比较·结果表明,修正后的理论模型计算结果更加符合实验值,这为分析强弯曲状态下单模光纤的导光特性提供了重要的参考依据·

单模光纤弯曲半径对光纤陀螺标度因数稳定性的影响（英文）

在采用低偏和保偏混合光路的混偏光纤陀螺的光学架构中,包含了一些单模光纤元件和单模光纤。当单模光纤发生弯曲时,光纤中传输的纤芯导波模式和单模光纤中的界面反射波模式之间将会发生相互干涉,导致光的传输特性受到影响。提出了单模光纤弯曲对光纤陀螺标度因数稳定性影响的数学模型。仿真和实验结果表明:当温度发生变化时,单模光纤弯曲会导致传输光的中心波长发生漂移和振荡,从而影响光纤陀螺标度因数稳定性。中心波长振荡的振幅与弯曲半径直接相关。

2×2熔锥型单模光纤耦合器的模型

选择适当的连续函数描述了熔锥型耦合器熔锥形状的渐变特性及其相互位置关系 ,然后分别应用局部模式理论和变分法分析了横截面沿纵向变化的锥形区域和横截面近似不变的耦合区域内的耦合行为 ,得出了耦合器中任一横截面处的耦合系数和耦合功率表达式 计算表明 ,熔锥型耦合器的总功率耦合主要发生在耦合区域 ,在两锥形区域 ,对于纤芯归一化频率小于 1 .0 8的部分 ,也发生了相当程度的耦合 为了使耦合器的理论模型更接近于实际物理情况 ,锥形区域的耦合作用也是不容忽略的 。

单模光纤的色散和损耗特性测量系统

光纤的色散引起传输信号的畸变,而损耗则引起光能的衰减,因此色散和损耗在很大程度上决定了光传输系统的通信容量和中继距离。目前长距离、大容量光纤通信系统中多采用单模光纤,故测量单模光纤的色散和损耗特性非常重要。简要分析了光纤的色散和损耗的概念,然后分别介绍了用相位移法和插入法测量单模光纤的色散和损耗的实验方法与系统。该实验系统可以同时满足单模光纤的色散和损耗特性测量需要,设备简单、集成度高、成本低、操作简便。

超高斯光脉冲在单模光纤中的传输特性

从光脉冲在光纤中传输演变所满足的基本方程出发 ,研究了超高斯光脉冲在普通单模光纤中的传输特性。数值模拟的结果表明 ,超高斯光脉冲入射后脉冲波形、瞬时啁啾以及峰值强度的演变规律与高斯脉冲入射时不同 ,脉冲波形不再总保持单峰结构 ,通常将经历一个从近平顶、多峰、最后到单峰的演变过程 ;从脉冲的前沿到后沿 ,瞬时啁啾也不再为线性 ,而是具有多个极值 ;峰值强度随传输距离的变化趋势也不再为单调递减 ,而是先增加后减小。这些变化规律还与入射超高斯脉冲的边沿陡峭程度和初始频率啁啾有关。

空间激光与单模光纤和光子晶体光纤的耦合效率

为了设计最优光纤耦合系统,利用高斯模场近似单模阶跃光纤的模场和大模面积光子晶体光纤的模场,推导出了理想情况下空间激光与这两种光纤的耦合效率解析表达式以及光纤端面相对于耦合系统存在横向偏移和端面倾斜时的耦合效率解析表达式。基于上述理论表达式计算了空间激光与光纤的耦合效率,并通过实验验证了此理论表达式的有效性。理论计算和实验均证实了单模阶跃光纤对于横向偏移更敏感,当横向偏移量等于单模光纤的纤芯半径时所对应的耦合效率只有20.25%,为理论最大值的1/4;而大模面积光子晶体光纤对于端面倾斜更加敏感,当端面倾斜2°时对应的耦合效率只有40.5%,为理论最大值的1/2。所提出理论表达式和实验方法完全可以为设计光纤耦合系统提供准确的参数。

收发共光路单模光纤耦合光学系统研究

目标散射光至单模光纤的高效耦合是光纤相干探测激光雷达系统研制的关键技术。为获得尽可能高的单模光纤耦合效率,首先分析了Zernike初级像差对单模光纤耦合效率的影响,在此基础上针对收发共光路单模光纤耦合光学系统在真空中使用的需求设计了带有真空补偿镜的耦合光学系统,实测耦合效率为55.9%。最后对耦合系统在不同温度下的耦合效率进行了测试,在(20.4±2)℃的温度范围内耦合效率最低为45.7%,并通过基于角锥棱镜的焦面位置等效验证方案验证了真空状态下的耦合效率与地面测试状态下的耦合效率一致。

一种实现空间光—单模光纤的自动耦合方法

精确定位耦合光斑在光纤端面上的位置是空间光与单模光纤耦合技术的关键。提出由压电陶瓷、控制器、驱动器、光电探测器、耦合透镜及反射镜组成闭环控制系统,使用光栅式扫描初步确定最佳耦合位置后再用五点跟踪法结合一维平动精确定位实现自动耦合。推导出扫描所需步长和时间,详细阐述了光栅式扫描和五点跟踪法原理。实验结果表明,该方法可以在较短时间内根据耦合入光纤的光功率大小自动搜寻到最佳位置,获得59.2%的最大耦合效率,能校正由地表震动、气流扰动等低频干扰造成的数值偏差保持较高的耦合效率。

掺杂石英系单模光纤对BSBS频移的影响

报道了对几种掺杂ＳｉＯ２石英系单模光纤的背向受激布里渊散射（ＢＳＢＳ）谱的实验结果，结果表明其布里渊散射斯托克斯频移主要取决于纤芯的掺杂材料和浓度，进一步分析证明了光纤掺杂后将主要通过调制杨氏模量的变化。

半导体激光器与单模光纤耦合效率的分析

在高斯场分布近似的前提下，从模场半宽匹配的角度描述了半导体激光器（ＳＬＤ） 与单模光纤（ＳＭＦ） 之间的光耦合理论。对不同的ＳＬＤＳＭＦ 间光耦合的方式作了分析。

单模光纤连接损耗研究

本文从单模光纤高斯模场解析分析法入手，推出了单模光纤归一化频率与高斯模场直径的解析表达式，此后，导出了单模光纤连接中同时存在横向偏移，轴线倾斜，端面间隙，以及光纤直径不匹配时的连接损耗更加完整而普通的计算公式，从而为单模光纤连接器及单模光纤熔接机对准系统的设计提供了依据。

星地链路空间光至单模光纤耦合效率补偿特性研究

在入射光瞳面处针对星地激光链路中空间光至单模光纤耦合效率补偿特性进行了研究,依据星地下行链路特点,对星地下行链路光纤耦合效率模型进行分析。在此基础上,利用基于单模光纤后向传输模场为加权函数的加权孔径正交多项式,建立光纤耦合接收系统波前相位模式补偿理论模型,运用该理论模型,通过数值模拟对波前相位进行模式补偿,给出波前相位模式补偿下平均光纤耦合效率与接收孔径尺寸和相位补偿项数的变化关系,以及典型接收孔径下采取一定项数的波前相位补偿后光纤耦合效率概率分布,为基于光纤耦合接收方式的星地激光通信链路波前补偿系统设计提供一定理论参考。

超高斯啁啾光脉冲在单模光纤中传输的演化行为

本文从激光脉冲在单模光纤中传输所满足的非线性薛定谔方程出发,通过分步傅里叶变换方法,数值研究了超高斯啁啾光脉冲在单模光纤中脉冲形状的演化。研究表明,超高斯脉冲在单模光纤中传输将经历一个从近平顶、多峰、最后到单峰的演变过程,且高阶色散将引起脉冲形状发生畸变;在GVD和SPM效应的共同作用下,无啁啾的超高斯脉冲在特定条件下将出现孤子演变,具有正啁啾的超高斯脉冲在传输的初始阶段,脉冲形状的变化非常剧烈,而由于负初始啁啾减弱了非线性与色散效应引起的频率啁啾,所以其脉冲波形的变化平缓一些。研究表明,SPM产生的啁啾对入射脉冲的初始啁啾有一定的补偿作用。

单模光纤的传输衰减随温度变化的研究

本文从实验上测量了单模石英光纤在－50～120℃范围内的损耗。随着温度升高，光纤的损耗随之降低，在常温附近达到最小。其后损耗随着温度的继续升高而增加。损耗的变化主要是由于杂质的吸收和微弯损耗。本文对杂质的吸收以及微弯损耗进行了数值模拟，并且从理论上定性地解释了损耗对温度的依赖关系。

光纤偏移对空间光-单模光纤耦合效率的影响

空间光-单模光纤耦合的关键技术是怎样确保耦合系统中光纤的准确定位。基于电磁场模场匹配理论,讨论了光纤偏移对空间光-单模光纤耦合效率的影响,结果显示耦合效率随着光纤偏移的增大显著下降。采用光纤调整架以及微透镜光纤可以显著改善耦合效率,讨论结果有助于空间光-单模光纤耦合器件的优化设计。