Calculation of the Coupling Coefficient of Twin-Core Fiber Based on the Supermode Theory with Finite Element Method

Currently, coupled mode theory (CMT) is widely used for calculating the coupling coefficient of twin-core fibers (TCFs) that are used in a broad range of important applications. This approach is highly accurate for scenarios with weak coupling between the cores but shows significant errors in the strong coupling scenarios, necessitating the use of a more accurate method for coupling coefficient calculations. Therefore, in this work, we calculate the coupling coefficients of TCFs using the supermode theory with finite element method (FEM) that has higher accuracy than CMT, particularly for the strong coupling TCF. To investigate the origin of the differences between the results obtained by these two methods, the modal field distributions of the supermodes of TCF are simulated and analyzed in detail.

双芯光纤马赫-曾德尔干涉仪的温度特性

对适用于温度传感的双芯光纤马赫-曾德尔干涉仪进行了研究,并通过将一根单模双芯光纤熔接在两根单模光纤之间,制得了双芯光纤马赫-曾德尔干涉仪型梳状滤波器。用干涉原理分别分析了该器件传输谱的自由空间谱宽与波长、双芯光纤的长度和两纤芯间的有效折射率差的关系,实验检测了它的温度特性。结果显示,随着温度的升高,该器件的传输谱发生红移。在相同温差下,不同波长处的波长漂移值不同,短波长处波长漂移较小,长波长处波长漂移较大。在固定波长处,该器件的传输谱的波长漂移实验数据与温度变化具有较好的二次曲线关系。该器件的温度灵敏度和波长有关,不同波长处灵敏度不同;固定波长处,灵敏度与温度成正比。另外,通过对单模光纤与双芯光纤熔接处的拉锥处理,可以有效降低所制器件的插入损耗。实验制得了插入损耗约为7 dB的梳状滤波器,其体积小、制作容易、与光纤系统具有良好的匹配性,可应用于光纤温度传感。

基于双芯光纤滤波器解调的光纤光栅电流测量

利用光纤光栅(Fiber Bragg grating,简称FBG)、超磁致伸缩材料(Giant magnetostriction material,简称GMM)和基于双芯光纤滤波器的解调系统实现了交流电流的测量。在介绍超磁致伸缩材料的磁致伸缩效应、光纤光栅检测电流原理以及双芯光纤滤波器解调原理的基础上,借助超磁致伸缩材料和光纤光栅等构建了电流测量单元。利用设计的电流测量单元,在施加0～4.5A(50Hz)范围的交流激励电流时,经基于双芯光纤滤波器的解调系统解调,验证了采用该方案检测电流的可行性。

失配型双芯长周期光纤光栅弯曲矢量传感

利用高频CO2激光单侧曝光技术及双芯光纤的非对称性,设计并制作了一种长周期光纤光栅弯曲矢量传感器.成栅机理分析表明,光纤边缘处嵌入的纤芯极大地增强了包层中的残余应力,在CO2激光脉冲曝光时,残余应力释放作用增强,光栅质量更高;同时,双芯光纤的非对称结构以及CO_2激光单侧曝光使得光纤器件对偏振非常敏感,写制的光纤光栅在1 555.4nm谐振波长处的偏振相关损耗高达20.8dB.弯曲传感测试表明,在0~1.235m^(-1)曲率范围内,光纤光栅向+y方向弯曲时,透射谱谐振峰波长向长波方向漂移,灵敏度为2.37nm/m^(-1);光纤光栅向-y方向弯曲时,谐振峰波长向短波方向漂移,灵敏度为1.80nm/m^(-1).该弯曲矢量传感器结构简单,灵敏度高,可广泛应用于道路、桥梁等建筑的安全检测.

波分复用双芯光子晶体光纤耦合器的设计

在双芯PCF的基础上设计一种新型定向耦合器,根据波导间相互耦合原理,采用时域有限差分法分析了该器件的光传输特性。并数值计算了双芯PCF的结构参量对耦合性能的影响,发现其耦合长度随着空气填充率d/Λ的减小而增大,随着传输波长λ的增大而减小。并基于双芯PCF结构,以常用通信波长为例,设计出0.85/1.55μm,0.98/1.55μm和1.3/1.55μm的超微型波分复用器件,通过调节双芯PCF的结构参量得到合适的耦合长度,实现了不同波长的解复用。研究表明双芯PCF耦合器在波分复用等方面具有很大的应用价值。

双光束微型光谱仪

结合微型光谱仪体积小、测量速度快的特点和双光路光谱仪的光束结构,基于双芯光纤和面阵探测器Czerny-Turner光学结构设计并研制成功一种微型双光束光谱检测系统——一双光束微型光谱仪.系统中第一根双芯光纤将光源光强均分成两路,一路作为参考光路,另一路作为检测样品的样品光路.参考光和被测样品光通过第二根双芯光纤传输并同时照明微型光谱仪的入射狭缝,两个纤芯沿狭缝长度(非色散)方向排列.为保证两路光的成像光谱不会发生重叠和串扰,在交叉对称Czerny-Turner光学结构中加入消像散柱面镜元件,运用光学设计软件对光谱仪系统进行了优化设计.光线追迹结果显示,双芯光纤传输参考光路与被测样品光路光束的成像光谱可以在300～800nm范围内分离.依据设计结果加工并装调成功双光束微型光谱仪系统实验样机,实现了参考光谱和被测样品光谱在光谱仪上的同时显示与测量.实验表明,所设计的双光束光谱仪不仅具有双光路的光束结构,而且充分利用微型光纤光谱仪接口及配置灵活的特点,实现了真正意义上具有双光束光路结构的微型光谱仪系统.

双芯光纤的偏振分束特性研究

偏振分束器是光学中的重要器件,它将入射光按其偏振特性进行分离,它主要应用于需要对偏振态进行有效控制的光学系统中。微型化光波导偏振分束器已成为光通信领域的研究趋势。双芯光纤偏振分束器承接了双芯的特殊优势,是一类基于模式干涉的偏振分束器,根据耦合长度的不同将两种偏振态分离开来,这一类的分束器具有设计灵活、体型小、价格低廉、应用广泛等优点。本文基于椭圆芯双芯光纤,先从理论方面介绍了偏振分束的原理,再利用Rsoft软件模拟分析了x、y方向的耦合长度及其x、y方向的耦合长度差值随纤芯长短轴比例、入射光波长、纤芯包层折射率差、纤芯间归一化距离的变化趋势。最后,通过优化设计,获得了长度为22.29cm、消光比可以达到20dB以上的偏振分束器。

一种基于图像处理保偏双尾纤装配精度的检测方法

双尾纤相对位置的装配精度直接影响保偏双光纤准直器的保偏性能。研究和分析了双尾纤的装配精度对保偏准直器保偏性能的影响,并指出双尾纤端面"猫眼"的垂直度是主要影响因素。提出了一种保偏双尾纤装配精度的检测方法,检测系统主要由CCD摄像机、显微镜、图像采集卡和VC开发的检测处理软件等构成。还对系统中保偏双尾纤端面图像获取及图像预处理、检测光心"猫眼"坐标位置所采用的算法及"猫眼"垂直度的检测模型进行阐述,该系统检测精度优于0.5°。

双芯光纤中孤子的定时抖动研究

利用自伴算符方法，通过耦会非线性薛定谔方程分析了双芯光纤中孤子脉冲到达检测窗口的时间抖动问题．研究结果表明：双芯光纤的两芯中孤子脉冲走时抖动大小与注入的两孤子间相对相位、注入的孤子振幅及传输距离有密切关系，表现为明显的模式竞争现象，及在耦合传输过程中随传输距离周期性和非周期性的变化规律．

T400/氨纶双芯弹力牛仔的开发与工艺探讨

文章从T400/氨纶双芯纱的组成、性能着手,重点介绍了双芯纱在经弹牛仔和纬弹牛仔面料中的应用,以及开发该类弹力牛仔的生产工序要点。双芯纱弹力牛仔面料与普通弹力牛仔面料通过性能测试对比可知,双芯弹力牛仔纬向缩水率控制在10%以下,弹性回复率可达到96%以上,其弹性和尺寸稳定性更好。双芯纱在牛仔面料中的广泛应用提高了牛仔面料的舒适性,使得牛仔服装更贴身,也更加符合市场的需求。

双芯光纤孤子开关及其势函数研究

根据耦合非线性薛定谔方程研究孤子在双芯光纤中的传输，讨论了两芯具有不同增益或损耗的双芯光纤孤子开关特性．

双芯光纤中孤子传输与耦合的特性研究

利用自伴算符方法 ,通过耦合非线性薛定格方程分析了双芯光纤中孤子的传输与耦合特性。研究结果表明 :孤子脉冲在两纤芯间的传输特性与注入的两孤子间相对相位有密切关系。

集成于单根光纤中的1×2耦合器的特性分析(英文)

提出并展示了一种集成于一根光纤中的1×2光纤耦合器。通过在单芯光纤和双芯光纤焊点处进行熔融拉锥的方法,实现了这种新颖的耦合技术。采用光束传输法,计算仿真了其功率耦合与传输过程。对于双芯光纤分布不对称以及双芯光纤芯子折射率具有轻微差异的情况,给出了分析与讨论。

双芯耦合光纤准基孤子演化行为及孤子相互作用和啁啾效应的影响

应用变分原理,在考虑三阶色散、损耗和孤子间相互作用的情况下,对双芯耦合光纤中准基孤子的演化行为进行研究,分析了孤子相互作用和啁啾效应对孤子传输行为的影响。推导了准基孤子参量演化的耦合方程组,在小涨落近似(即旋波近似)下求解了准基孤子参量的初值演化。结果表明:(1)考虑孤子相互作用,脉宽演变特征参量b0<0,在此条件下,脉宽近似以指数衰减行为演化,η(z)<η(0);(2)为了限制啁啾c(z)效应,即c(z)按tanh-型初值演化,c(z)<c(0),考虑到孤子间相互作用,其充分条件要求啁啾演变特征参量c1<0,啁啾演变宗量Qc<0,因而演化由于啁啾效应的抑制,保持η(z)<η(0);(3)孤子相互作用随道宽q2(z)和啁啾c2(z)呈指数衰减演变,为使孤子相互间不发生远离,在道宽演变宗量Qq>0条件下,q(z)呈tanh—型演化方式。

双环芯微结构光纤特性分析

提出了一种由硅-空气孔作包层,两个环状掺杂区作芯的双环芯微结构光纤,并用有限差分法对它进行了分析。结果表明,基模电场能由弱到强地集中在双环掺杂的芯区,且环外较弱, 环心最强。在1．55 μm波段,有较大色散,这在光纤色散补偿中将起到重要作用。

一种新型光插分复用器

介绍了一种新型光插分复用器 (OADM ) ,它由两个特殊设计的双芯光纤和单芯光纤组成的耦合器构成 ,耦合器之间用双芯光纤连接 ,光纤内写有光纤光栅。详细分析了该器件的工作过程 。

基于迈克尔逊干涉仪的光纤微流速传感器

设计了一种基于迈克尔逊干涉仪的光纤微流速传感器。传感器由单模光纤、双芯光纤、小球、高反膜构成。通过数值计算分析了双芯光纤长度、纤芯间距、小球半径和流体密度对传感器敏感度的影响。仿真结果表明,光纤长度和小球半径的减小均能提高传感器的敏感度,而双芯光纤的纤芯间距对敏感度的影响较小;流体密度越大,传感器的敏感度越小。计算结果显示,传感器可以在较小尺寸的情况下实现超高灵敏度的流速测量。同时,对不同设计参数下传感器输出的自由光谱范围进行理论推导与数值计算,发现传感器各个参数与自由光谱范围成1/x或1/x1.5的关系。

基于MF与双芯的光纤磁场传感系统温度补偿研究

针对基于磁流体(MF)的光纤磁场传感方案中温度对光纤谐振波长和MF折射率的干扰问题,提出一种具有温度补偿模块的磁场和温度双参量测量方案。利用布喇格光纤光栅(FBG)对温度敏感而对折射率不敏感的特性,在FBG表面涂覆聚四氟乙烯(PTFE)来实现温度补偿。经系统仿真和理论计算,该方案实现了800Oe范围内磁场的测量,且与未进行温度补偿的系统相比,磁场测量精度提高81%以上。

一种双芯LPFG边缘滤波解调新方法

从双芯长周期光纤光栅(LPFG)的透射光谱和光纤布喇格光栅(FBG)的反射光谱解调原理角度出发,利用双芯LPFG在特定波长范围内的线性边缘滤波特性,设计了一种采用双芯LPFG解调的温度传感系统。给出并分析了双芯LPFG边缘滤波解调原理,通过理论计算和系统仿真,实现了在5nm范围内的温度传感信号的解调。其温度灵敏度达到0.0115nm/℃,线性拟合度为99.48%。

双芯光纤的制作及应用研究

双芯光纤是一种极其重要的无源光器件,它在光通信及光传感等方向发挥了不可替代的作用。首先介绍了目前主要存在的几种双芯光纤的结构、分类及其最新的制作工艺,然后根据双芯光纤独有的结构特性及两芯子之间耦合特性所表现出来的光谱特性在光纤传感与光通信领域的应用进行了叙述,最后通过数据知识平台的结果展示了近10年来与双芯光纤相关的热词并分析了双芯光纤近十年的发展趋势及其发展前景。