单模及多模光纤折射率分布测量方法研究

通过对几种单模及多模光纤折射率分布测量方法的分析研究,得到单模光纤与多模光纤折射率分布测量方法的根本区别。由于单模光纤芯径比较小,因而只能用波动理论分析其传输机理,其中的远场法和近场法测量都是基于标量亥姆霍兹波动方程,即以单模光纤的基本传输理论进行测量;而多模光纤由于其芯径比较大,故而用射线理论分析其传输原理较为合理。多模光纤的折射近场法和近场扫描法均是以纤芯半径处数值孔径不同,对应的折射模和传导模不同为依据来进行测量的。

基于多模-单模-多模结构和光纤布拉格光栅同时测量温度和折射率

利用单模光纤(SMF)中的包层模与纤芯导模之间的干涉,提出了一种基于多模-单模-多模(MSM)结构与布拉格光栅(FBG)级联可同时测量温度和折射率的传感器。基于MSM结构的干涉谱和FBG的透射峰对温度和折射率具有不同响应灵敏度的特点,利用敏感矩阵实现了对温度和折射率的同时测量。实验测得MSM结构和FBG的温度灵敏度分别为0.055 2nm/℃和0.015 8nm/℃,MSM结构的折射率灵敏度为109.702nm/RIU,而FBG对折射率变化不敏感。温度和折射率的测量精度分别为±0.32℃和±0.002 3。实验显示提出的MSM结构的温度灵敏度比单模-多模-单模(SMS)结构传感器提高了5倍,同时由于SMF中的包层模对外界环境的变化较敏感,该MSM结构也可应用于其他传感领域。

多模光纤微分模时延与折射率剖面分布关系

给出了多模光纤中微分模时延与折射率剖面分布间的简单关系 ;同时也对微分模的激励 ,给出了物理解释。

多模光纤折射率分布与光线轨迹的关系

本文研究多模光纤折射率分布与光线轨迹在光纤横截面上投影之间的关系。推导了表征这种关系的微分方程并给出了应用的例子。计算了波导染料激光器中波导内染料溶液由于泵浦光的热效应引起的折射率渐变分布,结果表明在径向它是按平方反比规律变化的。对于不可积的情形,发展了等效折射率方法对光线轨迹作定性分析。本文给出的理论分析方法和结果为光纤折射率分布的测量提供了一种新的可能的途径,对光纤折射率剖面的设计也有一定的意义。

用光学匹配滤波器测量单模光纤场分布时展开项数的估算

当用Gauss-Laguerre模(GL模)作为光学匹配滤波器测量单模光纤的场分布时,展开项数的合理选择特别重要。我们利用高斯拟合,估算了用GL模作为光学匹配滤波器测量单模光纤场分布时的展开项数。理论分析与实验结果一致。

高灵敏度多模干涉-异质无芯光纤折射率传感器

基于多模干涉理论和自映像效应,设计了一种高灵敏度多模干涉-异质无芯(SNS)光纤折射率传感器。利用纤芯失配在包层激发的高阶模与无芯光纤中产生的基模耦合产生多模干涉来实现其对折射率的传感测量。应用波束传播法(BPM)数值模拟了传感器在不同折射率条件下光的透射谱,讨论了无芯光纤的长度及外部环境折射率等参数对传感器性能的影响。通过无芯光纤SNS结构传感器的样品制备,测试了多组不同浓度蔗糖溶液下的透射谱,实验结果与数值模拟结果一致。结果表明:在折射率1.330~1.419范围内,透射谷的波长灵敏度达到189nm/RIU,透射率灵敏度达到-40%/RIU。

单模光纤模场分布特性

介绍光纤的概念及其种类,光纤损耗和传输优点,并应用matlab软件数值模拟了单模光纤模场的分布特性,结论为光纤器件的制作提供参考。

单模光纤的特性分析及模场分布

单模光纤与多模光纤相比,优势在于单模光纤只沿着直线进行传播,无反射,因而不存在色散,并且传输距离远。单模光纤的纤芯直径更小,信号衰减率更低,且不会因为光脉冲重叠而失真,其能够满足超长距离的信息高质量传输要求。当前,单模光纤主要应用在收发器上。基于单模光纤的收发器形式多样,性能稳定安全,拥有超低功耗和即插即用的优良品质。文章重点分析单模光纤的特性及模场分布。

单模光纤的光场分布特性

本文用数值计算方法对均匀折射率单模光纤横截面上相对光功率密度进行了计算与分析,得到相对光场分布规律的特性曲线,为工程设计和实际应用提供了理论依据和参考。

单模光纤传输参数的一种综合测试方法

介绍一种对匹配型单模光纤的传输参数（色散、模场直径、截止波长、非线性截面积等）进行综合测量的方法。它是通过实测的光纤径向折射率分布曲线，经过数据处理和理论计算，最终得到所需的几何参数和传输参数。作者研究的新的数据处理方法提供了较高的测量准确度。采用这种方法得到的结果和用仪表实测的数据进行比较，其中零色散波长λ０的误差小于±２ｎｍ，模场直径误差小于±０．２μｍ。

单模光纤的截止波长、模式色散和模式噪声

本文讨论了单模光纤截止波长的四种不同定义及截止波长与模式色散和模式噪声的关系,指出单模光纤有效截止波长的上限主要受模式噪声的限制,并跟光纤剖面折射率分布有关。文中还给出了一个实用计算公式,可用来计算双窗口运用的单模光纤的有效截止波长上限值。计算结果表明,匹配包层(M.C.)光纤的上限是1305nm,而内包层下陷(D.C.)光纤的上限可达1330nm～1340 nm。在1.2Gb/s单模光纤系统上的试验结果证明,我们所确立的有效截止波长上限值是合理的,具有足够的富余度。

一种简单的单模光纤模斑尺寸测量方法

本文是在基模场分布为高斯函数的基础上,提出了通过测量远端光强来算得单模光纤模斑尺寸的方法。

常规单模匹配包层光纤应用于1.55μm波长的问题及对策

本文分析了常规单模匹配包层光纤应用于1.55μm波长的弯曲损耗和微弯损耗问题。进而提出为了使这类广泛应用的光纤也具有1.55μm的低损工作窗口,可以采用将光纤截止波长范围提高到1200～1340nm,以及将模场直径减小到9.5～9μm的综合对策。分析表明,光纤截止波长的提高并不违背CCITT建议G.652对光缆截止波长的规范,而模场直径的减小所引起的连接损耗增加在统计意义上也是可以忽略不计的。

单模光纤的传输容量及色散补偿

一、引言单模光纤具有非常大的传输容量,已报导的系统码速达2 Gb/s,无中继间距达130km;根据理论预测,最大码速可达10 Gb/s以上。显然,单模光纤的最大传输容量取决于光纤色散的大小。为提高传输容量,原则上可采取两条途径:一是降低单模光纤的色散,甚至使光源工作在光纤的零色散波长上。

高石英芯1.55μm单模光纤

光纤中的残余应力会损坏掺氟包层单模光纤折射率分布的形状,进而导致传输特性的下降。为了模拟这种现象,拉制了几根拟光纤并测试了其折射率分布的变化。测试结果与理论结果相吻合。为了减小残余应力的影响,在纤芯中掺杂了氯或氟。结果,掺氯光纤1.55μm时的平均损耗为0.177 dB/km。考虑到把此种类型的光纤应用于海底光缆,已优化选择了一组光纤结构参数。

掺GeO_2色散位移单模光纤接头损耗、大弯损耗、微弯损耗和瑞利损耗的分析

由于单包层色散位移单模光纤与实际折射率分布无关,在精确处于零色散波长λ_0时,用简单的表达式,即只取决于λ_0下拉普拉斯模斑尺寸值的表达式就能精确地得到标题所列的各种损耗成份。在λ_0=1.55μm时,可利用这些关系式来计算任意纤芯折射率分布的单包层色散位移光纤中的总损耗,并使之减到最小。

阶跃折射率光纤特性的仿真分析

阶跃折射率分布光纤是光纤光学课程的重要内容,理论性强,内容抽象难懂。将抽象的理论公式转化为生动、直观的光学现象,可极大地激发学生的学习兴趣,提高课程教学效率。采用Matlab仿真软件及图形用户界面功能,模拟分析了阶跃折射率光纤的单模条件、弱导光纤的色散曲线、模式截止条件及模式分布。光纤的纤芯直径、折射率分布、入射波长等参数均对光纤内的传输模式具有一定的影响。通过可视化的图形用户界面,灵活设置实验参数,可方便地分析光束的传播特性,为工程实践提供了一定的理论指导。

基于数字全息层析术对单模光纤折射率三维分布的重构研究

提出了一种基于数字全息层析术的数字重构方法。针对单模光纤(SMF)的折射率分布具有轴对称性的特点,可仅根据在任一与光纤轴向垂直的旋转角度下从数字全息图再现出的相位分布,采用层析算法重构出与SMF轴向垂直的折射率断层分布。通过获取SMF的折射率断层分布,就可获取其折射率三维分布。与以往测量SMF折射率分布的方法相比,本文方法具有对被测样品无损、测量方法简单及测量速度快等特点。理论分析与光学实验结果均验证了本文所提方法的有效性。

光子晶体光纤模式特性分析

通过引入包层有效折射率的概念定义了光子晶体光纤中模式激发的判断条件;使用有限元法精确求得了光子晶体光纤的包层有效折射率和有效模折射率的数值解;给出了不同波长的光在不同结构光子晶体光纤中的模场分布,其结果与实验图样一致。