熔融拉锥型光纤耦合器实验研究

根据光纤的消逝场耦合模理论,论述了熔融拉锥型光纤耦合器的工作原理;以六轴型熔融拉锥机为实验平台,研究了熔融拉锥法制作3 dB单模光纤耦合器的过程;分析了拉伸速度与附加损耗及损耗偏差的关系,发现拉伸速度为150μm/s时,耦合器的性能达到最优;此外,利用光学测试系统测试了光纤耦合器的插入损耗、附加损耗、方向性与均匀性等光谱特性参数。研究结果表明,所得实验结果与耦合理论分析结果吻合,说明该方法具有制作过程简单、附加损耗低、环境稳定以及成本低廉等优点。

光纤耦合器熔融拉锥粘弹性建模与分析

根据热粘弹流变理论和时温等效原理,以广义Maxwell模型模拟高温下熔融光纤玻璃的粘弹特性,建立了光纤耦合器熔融拉锥过程热粘弹数值分析模型;采用热电偶和电位差计测定了气体火焰的温度;并以此温度场作为边界条件,结合有限元软件对光纤耦合器熔融拉锥过程进行热瞬态数值分析,得到了光纤耦合器在熔融拉伸过程中的应力应变场。实验结果表明:当最高温度为1 171℃,拉伸速度为0.15μm/s时,最大拉应力为20.0 MPa;光纤内部的最大等效应力与拉锥速度呈正比,且在拉伸的过程进行大约0.4 s后光纤内部应力达到稳定。

熔融拉锥技术在光纤耦合传输中的应用

为了实现光纤激光器和放大器系统中不同参量光纤的低损耦合,采用光纤拉锥方法来实现光纤连接。经过理论分析,在大数值孔径光纤传输到小数值孔径光纤时,采用光纤拉锥技术可以有效地提高传输功率。采用改造的大模光纤熔接机进行拉锥实验研究,精确控制拉锥时间、放电功率、步进量和步进速率可以获得不同的拉锥形状。采用光纤拉锥元件对标准单模光纤和大模场光纤进行耦合实验,得到纤芯内传输的耦合输出效率由之前的50%提高到85%,获得了低损连接效果。结果表明,熔融拉锥技术为不同光纤之间的耦合提供了一种简单实用的方式。

光纤熔融拉锥中拉力控制方法与电磁力仿真

针对保偏光纤耦合器熔融拉锥制造过程中拉力控制问题,提出一种新的计算机在线拉力控制方法.拉力控制系统由计算机、拉伸机构、圆光栅及控制电路组成,通过检测光纤支架的旋转角度、改变线圈中的电流,控制永磁铁与线圈间的电磁力,实现对拉伸力的实时控制.分析电磁力和拉力的关系,建立永磁铁和线圈的三维有限元模型,确定永磁铁的运动轨迹,并对通电线圈的磁场分布和电磁力进行仿真,得到线圈中的电流、支架旋转角度和拉力的关系式.仿真结果表明拉力控制良好,控制误差约为1.03%.

熔融拉锥工艺参数的优化及其系统实现

分析了熔融拉锥过程的关键工艺参数,指出该过程是一个高度非线性、多变量耦合作用的复杂过程。建立了BP人工神经网络模型并通过程序实现了工艺参数的初选。在此基础上构造的知识库和推理机最终实现了人工神经网络和专家系统的结合。通过该专家系统制作的耦合器实验说明,该系统能够较好地完成工艺参数的优化并实现耦合器制作的自动控制。

对称熔融拉锥型光纤光栅温度和应力传感特性

锥形结构的光纤光栅具有对应力敏感而对温度不敏感的特性,这可以有效抑制温度与应力的交叉敏感问题.提出一种利用熔融拉锥技术实现对称双锥形结构的光纤光栅,结合传输矩阵法建立其传感特性理论模型并加以分析.首先研究影响啁啾系数变化的因素,得到啁啾系数与光栅长度变化量的关系;其次对对称熔融拉锥型光纤光栅的光谱特性进行分析,讨论光谱短波长处出现密集调制现象的成因;然后仿真研究温度和应力对对称熔融拉锥型光纤光栅的反射谱影响,得到对应的中心波长和光谱宽度的变化关系.并针对应力灵敏度较低问题,提出聚合物涂覆锥区增大传感锥区光纤半径差而进行增敏的方案,利用熔融拉锥法制备对称熔融型光纤光栅,通过实验验证理论仿真的正确性,对称熔融拉锥型光纤光栅应力灵敏度为0.11391 nm/N.研究表明,对称熔融拉锥型光纤光栅的啁啾系数与光栅长度变化量满足线性关系.对称熔融拉锥型光纤光栅端处光栅周期较小,且反射率小于1,左边透射光与右边反射光会产生干涉,因此光谱短波长处会出现密集调制现象.随着轴向应力的增大,光栅反射中心波长向长波方向移动,光谱宽度变大,且两者与轴向应力均满足线性关系;随着温度升高,反射谱峰中心波长向长波方向移动,满足线性关系,而温度对光谱宽度的影响可忽略不计.通过增大传感锥区光纤光栅半径差,光纤光栅的应力灵敏度较之前提高了数百倍,并且增大光栅长度变化量有助于进一步提高应力灵敏度.对称熔融拉锥型光纤光栅的光谱宽度只对应力敏感而对温度不敏感,这一特性可用于实现温度与应力双参量测量.

光纤熔融拉锥的形状函数

根据体积守恒条件导出光纤熔融拉锥形状函数的微分方程,并由边界条件和有效熔融区长度参量获得方程显解.该解析解能方便、精确和完整地描述不同熔融拉伸过程中光纤锥形的动态变化,以图表形式提供的大量实验数据表明,实验结果与理论计算相当吻合.最后,在已知初始熔融区长度的情况下,该解可以预知在任意拉伸长度下熔融拉锥光纤锥区的直径分布.

1310/1550nm熔融拉锥型WDM的研究

介绍了一种以熔融拉锥法制作1 310/1 550 nm WDM的方法。根据光纤耦合机理,从理论上得出了耦合率与拉伸长度之间的关系,并研究了熔融拉锥型1 310/1 550 nm WDM的设计与制作方法。通过大量实验得出,当拉伸长度大约为9.7mm时,可以达到1 310 nm和1 550 nm两个波长波分复用的目的。拉锥参数设置对器件的性能至关重要。主要分析了拉伸速率对损耗的影响。实验得出,当拉伸速度为150μm/s左右时,损耗相对较小。

熔融拉锥过程中熔锥形状特性的研究

为了便于精确控制熔锥光纤的形状,基于理论与实验研究,首先建立了熔融拉锥过程中熔锥光纤的成形模型,分析了熔锥形成的基本原理,并分别对加热区域不变及线性变化两种情况下熔锥形状进行理论分析,确定了加热区域长度、拉锥距离与熔锥过渡区形状、锥腰长度及半径的关系,最后给出了一系列熔锥光纤的理论形状和实验得到的实际形状。实验结果表明,熔锥的实际测量值与理论值十分接近,相对误差<3.89%。

熔融拉锥过程中的偏振调制效应及应用

对光纤熔锥耦合器拉制过程中的偏振调制效应作了定性的理论分析,耦合区内的几何双折射和应力双折射导致的对称模和反对称模在x偏振方向和y偏振方向上的传播常数差不一致,从而引起两个方向的偏振光耦合的空间周期不同,存在相位差别,当相差正好达到π时实现偏振分离．在此基础上制作了熔锥型偏振分束器,消光比达到了16．5 dB．

移动温区光纤熔融拉锥锥区形貌研究

光纤拉锥是光纤器件制作中的一项重要技术,为了研究快速往复移动温区熔融拉锥系统中锥区形貌与各拉锥参数的关系,基于体积不变原理,建立了往复运动温区熔融拉锥系统在满足温区运动速度大于光纤拉伸速度条件下的理论模型,详细描绘锥区形貌形成过程,推导出锥区直径、锥区平坦区长度与温区运动次数、温区运动速度、光纤拉伸速度、温区往复运动距离以及温区宽度与光纤初始直径之间的定量关系,并进行验证,实验结果与理论分析一致。

基于熔融拉锥的高灵敏干涉型微光纤氨气传感器

利用光纤火焰熔融拉锥法,制作了一种高灵敏微光纤氨气(NH_3)传感器.该传感器将一段长度为10mm的保偏光纤接入普通单模光纤中,通过光纤火焰熔融拉锥机将保偏光纤熔融拉伸至直径为8.33μm制作而成.该结构基于马赫-曾德干涉仪的原理,利用保偏光纤纤芯模与包层模相互作用实现模间干涉.外界环境中NH_3浓度变化时,细锥区倏逝场发生变化,通过检测透射谱中波长的漂移,实现传感器对环境中NH_3浓度的测量.实验结果表明,当NH_3浓度由8ppm^56ppm变化时,透射谱向长波方向移动约5nm,且NH_3浓度与波长漂移成二次拟合.在NH_3浓度为32ppm^56ppm变化时,可将NH_3浓度与波长漂移近似看成线性关系,此时传感器的灵敏度为176.08pm/ppm.该传感器具有体积小,制作简单,灵敏度高等优点,可用于不同领域的NH_3传感测量.

计算机控制的CO_2激光熔融拉锥系统

针对现有熔融拉锥法(FBT)的缺陷,提出了一种CO2激光熔融拉锥系统。系统主要由CO2激光器、振镜和自动平移台三部分组成,通过计算机对其进行联合控制。试验结果表明利用该系统可精确控制熔锥光纤的形状,从而提高熔锥型器件的精度。

基于熔融拉锥技术的双折射晶体包层型光纤偏振器的研究

建立简单模型,推导了晶体包层型光纤偏振器消光比的表达式,分析了消光比随锥腰直径和晶体包层长度的变化关系。兼顾锥腰光纤强度要求,对偏振器制作参数进行优化分析,并进行相应的实验研究。实验结果表明选择合适参数制作的偏振器,消光比优于30dB,损耗小于0.5dB,在-50℃^+70℃温度范围内消光比变化小于1.5dB,损耗变化小于0.5dB,具有很好的温度性能和稳定性。

熔融拉锥控制系统的改进

光纤耦合器是光纤系统中的一种重要无源器件,已广泛地应用于光纤通信网、光纤传感器以及相干光检测中,因此制造符合要求的、性能可靠的、大批量的光纤耦合器越来越受到人们的重视 为了减小加工过程中操作的不一致性,提高系统稳定性和产品成品率,在当前普遍采用的熔融拉锥控制系统的基础上,提出了两点改进方案,即通过增加张力传感装置和图像处理系统,使控制系统的自动化程度更高,从而进一步减少人为因素的影响 实际生产中的结果证明,采用改进后的控制系统,无论是加工标准耦合器还是保偏耦合器,在拥有较好参数的同时。

一种熔融拉锥型折射率和温度传感器

该文设计并制作了一种基于熔融拉锥技术的温度和折射率传感器。该结构是将一段单模光纤(SMF)两端级联无芯光纤(NCF),并通过火焰熔融拉锥技术把中间的单模光纤进行拉锥处理,从而构成了马赫-曾德尔光纤干涉仪(MZI),两个无芯光纤分别充当分束器和耦合器。实验研究了该传感器对于温度和折射率的光谱响应特性,研究表明,当温度升高时,透射光谱出现红移现象,其响应灵敏度为43.96 pm/℃,线性度为0.9905。当传感结构置于折射率1.3416~1.38232的蔗糖溶液中时,透射光谱强度随着折射率的增加而变大,其响应灵敏度为366.68 dB/RIU,线性度为0.989。

光纤熔融拉锥系统及其应用

文章简要介绍了OC2010型熔融拉锥机的系统结构和关键技术。

制造熔融拉锥分支器件的工作台

介绍了已经被广泛应用的基于熔融拉锥分支 (FBT)技术的光纤耦合器的制造设备 ,并从耦合器制造和新品开发的角度 ,提出了对工作台的结构和性能的要求。

基于熔融拉锥过耦合器的光纤光栅解调系统

提出了一种基于光纤熔融拉锥过耦合器进行解调的方法,实验制作了一个特殊的熔融拉锥过耦合器,对其输出的两路光功率进行了测试,并论证了用该耦合器进行解调的原理。利用该过耦合器组成的检测系统对光纤光栅传感器进行解调,得到了较好的响应。该解调方法成本低,结构简单,解调范围大,线性范围可达10 nm以上。

基于熔融拉锥法的MZI型梳状滤波器研究

全光纤型的梳状滤波器(Interleaver)由于其优异的特性使之成为交叉复用技术的首选,而最简单的制作方法是通过熔融拉锥工艺制作M-Z干涉仪(MZI)型的Interleaver。但是其光谱形状的顶端平坦、隔离度和温漂等特性是该器件实用化必须解决的问题。从器件的实用角度出发,研究波分复用器件中M-Z干涉仪的制作方法、原理及应用现状和存在的问题。同时针对存在的问题介绍了几种新颖的改进结构以及其输出光谱特性,这些设计无疑对Interleaver的成熟商用起着极大的推动作用。