1 上海大学光纤研究所, 上海 201800
2 上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室, 上海 200072
借鉴线偏干涉型光纤陀螺系统的理论方法，分析了圆偏振光陀螺系统的光源偏振度、传感环中的耦合点、反射点以及轴对不准所带来的误差对系统的影响。理论研究表明，在线偏振系统中易于造成偏振误差的反射点和轴对不准，在圆偏振系统下不再导致系统偏振误差；而由于圆偏振光陀螺系统中耦合偏振误差随损耗系数呈指数变化，故选择高性能的单圆偏振保持光纤对于减小偏振误差至关重要。
光纤光学 陀螺 圆偏振 偏振误差 圆保偏光纤 激光与光电子学进展
2016, 53(1): 010602
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Fiber Optics, Key Laboratory of Specialty Fiber Optics and Optical Access Networks, School of Communication and Information Engineering, Shanghai University, Shanghai 201800, China
2 School of Electrical Engineering and Telecommunications, University of New South Wales, NSW 2052, Australia
The spin effect on a single-mode single-polarization optical fiber is investigated theoretically and numerically. To get a practical single elliptically polarized fiber the normalized spin rate must be in the range of 0.2–0.35. A single elliptically polarized fiber with a normalized spin rate around 0.224 is demonstrated. It has a broad band from 1.530 to 1.558 μm, in which the low-leakage elliptically polarized eigenmode loss is kept within 1.2 dB while the high-leakage elliptically polarized eigenmode loss is greater than 20 dB. This fiber can be used as an elliptical polarizer or applied in current sensing.
060.2270 Fiber characterization 060.2420 Fibers, polarization-maintaining 060.2310 Fiber optics Chinese Optics Letters
2015, 13(2): 020602
1 上海大学光纤研究所, 上海 201800
2 上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室, 上海 200072
研究了任意形状应力区的光纤在纤芯中心处的应力场分布和双折射大小计算方法，并对领结光纤进行了优化设计。采用COMSOL Multiphysics 软件中的固体力学模块，研究了相同应力区面积、不同形状的应力型光纤在纤芯中心处的应力场大小。结果表明，软件仿真值与运用微元应力积分公式计算得到的结果一致。因此对于任意形状应力区光纤在纤芯中心处的应力场分布与双折射可以直接运用解析公式求解。通过对相同应力区面积的不同类型光纤的应力微元分析，发现领结光纤在纤芯处的双折射并非最大，这与惯常认为的领结光纤双折射最大的结论相反。由此，对领结光纤重新进行了优化设计，得到了具有更大双折射的“月牙形”光纤。
光纤光学 应力型光纤 应力微元分析 应力双折射 领结光纤优化设计
1 上海大学光纤研究所, 上海 201800
2 上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室, 上海 200072
提出了一种计算任意形状应力区的光纤在纤芯处的应力场分布和双折射大小的应力微元积分计算方法。采用COMSOL Multiphysics 软件中的固体力学模块，研究了矩形、方形、三角形、圆等不同形状微元应力区光纤在纤芯处应力场和双折射的大小。结果表明，应力微元面积相同时，其在纤芯处引起的应力大小及其双折射与应力微元的形状、放置方向无关，只与应力微元到纤芯的距离有关。当应力微元与纤芯距离较近时，应力大小和双折射与距离近似呈平方反比关系。该结果验证了应力微元分析方法的正确性和可行性。因此对应力微元进行积分，即可得到任意形状应力区光纤在纤芯处的应力场分布与双折射。
光纤光学 应力型光纤 应力微元 应力双折射 激光与光电子学进展
2015, 52(2): 020604
设计了基于正三角排列三芯光纤的新型波分解复用器，比起基于多芯光子晶体光纤的波分解复用器，该波分解复用器有着容易制作、且易于与常规光纤对接的优点。通过设计使两个非对称平行纤芯在某波长处的传播常数(或有效折射率)匹配，此时两个纤芯就可完全耦合，从而实现滤波。通过选择合适的光纤长度，使得在光纤的输出端，不同波长的光从不同的纤芯端口输出，从而实现波分解复用的功能。利用全矢量光束传播法仿真发现，长度为10.25 mm 的正三角排列三芯光纤可以实现波长为1.31 μm 和1.55 μm 光波的解复用。
光学器件 三芯光纤 波分解复用器 耦合模理论 光束传播法 激光与光电子学进展
2014, 51(6): 062303
1 上海大学 特种光纤与光接入网省部共建重点实验室，上海 200072
2 广西科技大学 电气与信息工程学院，广西柳州 545006
为制作宽带稳定的光纤偏振控制器件，提出了一种具有宽带稳定偏振拍长的多孔光纤模型.该模型通过调节纤芯附近一对特殊气孔和本底气孔的大小、形状以及气孔的间距，在包层中引入特定非对称结构.由于多孔光纤的偏振拍长对这些特定的非对称结构参量的误差扰动不敏感，而利用这些特定非对称结构产生的具有不同变化趋势的双折射相互补偿可以抑制双折射的非线性变化，因此不仅能有效降低偏振拍长的波长敏感性，而且能够同时降低偏振拍长对包层结构参量误差的敏感性.研究结果表明：以偏振拍长的相对变化率小于±4%为限，在1 550 nm波长窗口附近工作带宽达到200 nm，同时包层结构几何参量的误差容限达到0.1 μm量级，为实际拉制具有宽带稳定偏振拍长的多孔光纤提供了较为可行的工艺结构参量.
光纤通信 光纤光学 光束传播法 多孔光纤 模式双折射 偏振拍长 波长敏感性 波片 偏振控制 Fiber communication Fiber optics Beam propagation method Holey fiber Modal birefringence Polarization beat length Wavelength sensitivity Wave plate Polarization control
双芯光纤偏振分束器是一类基于模式干涉的偏振分束器，是以双芯光纤作为定向耦合器，经过双芯光纤的耦合区域后实现的偏振选择性输出，因而其输入、输出端的形状和尺寸会影响光的输出功率及特性。基于椭圆双芯光纤，在分束器的输出消光比满足一定要求（大于20 dB）的情况下，借助于RSOFT软件的Beamprop模块，研究双芯光纤偏振分束器输入、输出端口的形状和尺寸以及输入光的波长和线偏振角度对偏振选择特性的影响，及其可能的工作带宽和制作容差。结果表明，双芯光纤偏振分束器形状为S-Bend，X和Z方向的尺寸分别为40 μm和4000 μm的端口，输入光的工作带宽可以大于7.5 nm，对应的耦合区长度较短，约为209.87 mm。
光纤光学 偏振分束器 RSOFT软件 消光比 双芯光纤
1 上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室, 上海 200072
2 广西科技大学电气与信息工程学院, 广西 柳州 545006
为降低双折射多孔光纤偏振拍长的波长敏感性，制作宽带稳定的光纤偏振器件，提出一种包层空气孔呈矩形阵列分布的多孔光纤包层结构设计方案，在包层中引入具有不同双折射变化趋势的非对称性结构，采用全矢量波束传播法并考虑熔融石英的材料色散，计算分析了不同结构参数对偏振拍长稳定性的影响。研究结果表明，这种多孔光纤的包层结构降低了偏振拍长的波长敏感性，在1.26～1.60 [μm]波长范围内，偏振拍长的相对变化率小于±4%，达到制作光纤波片的宽带稳定性能要求；同时，优化后包层结构的几何参数具有较大的误差容限，进一步降低了制作工艺的难度。
光纤光学 多孔光纤 模式双折射 偏振拍长 波长敏感性 激光与光电子学进展
2014, 51(2): 020603
1 上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室, 上海 200072
2 广西工学院信息与计算科学系, 广西 柳州 545006
3 江西师范大学物理与通信电子学院, 江西 南昌 330022
提出了一种高双折射多孔光纤几何结构，其包层气孔呈圆形晶格阵列。应用有限差分波束传播法对其双折射特性进行了数值模拟，分析了截面结构参数对双折射特性的影响，比较了圆形、四边形和八边形晶格阵列产生的双折射。研究结果表明，这种圆形晶格多孔光纤的模式双折射在1.7～2.0 μm波长范围内可达到10-2量级；在截面结构参数相同的情况下，圆形晶格多孔光纤比四边形和八边形晶格多孔光纤具有更高的双折射，其偏振拍长值在0.6～2.0 μm波长范围内都处于亚毫米量级。这种光纤适合于制作光纤偏振器件或偏振干涉型光纤传感器。
光纤光学 模式双折射 有限差分波束传播法 多孔光纤 偏振拍长 激光与光电子学进展
2011, 48(12): 120601
1 上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室, 上海 200072
2 广西工学院信息与计算科学系, 广西 柳州 545006
针对纤芯两侧具有一对大圆孔的矩形晶格微结构光纤，分别在两个正交方向上进行压缩或伸展，利用多种非对称结构的双折射相互平衡与补偿，抑制双折射随波长的非线性变化。应用全矢量有限差分波束传播法数值模拟分析了横向伸缩形变对模式双折射和偏振拍长色散特性的影响。通过优化设计，找出了合适的伸缩因子，有效降低了偏振拍长的波长敏感性。在1.0～2.0 μm波长范围内，偏振拍长值在90.7~95.3 mm之间变化，相对变化率约为5%。这种矩形晶格微结构光纤适于制作宽带1/4波片。
光纤光学 偏振拍长 全矢量有限差分波束传播法 微结构光纤 模式双折射 激光与光电子学进展
2011, 48(11): 110608
