为解决传统光纤折射率传感器灵敏度较低的问题,提出一种基于游标效应增强的拉锥光纤耦合器折射率传感器。利用拉锥光纤耦合器的双折射效应,在耦合器中形成x偏振态和y偏振态两路模式(奇模与偶模)干涉,两路略有差别的干涉通过叠加,形成游标效应。通过理论分析和数值计算,发现当拉锥耦合器的宽度为1.6~3.2 μm时,奇模与偶模的群双折射系数差值会出现零点,折射率传感器的灵敏度会得到显著增强。在理论分析和数值仿真的基础上,实验研究了宽度为1.6 μm的光纤耦合器的折射率传感性能,并在折射率1.333附近获得了30020.0 nm/RIU和-34402.5 nm/RIU的超高灵敏度。该传感器制作简单、结构紧凑且成本较低,在高灵敏度生物医学检测和分析化学领域具有重要应用前景。
光纤光学 光纤传感器 折射率传感器 光纤耦合器 游标效应
兰州交通大学 数学与物理学院, 甘肃 兰州 730070
为改善全光纤三端口Interleaver的输出特性, 提出了一种基于双“8”字型光纤谐振环的对称结构三端口全光纤Interleaver。该谐振环由一个一字型3×3单模光纤耦合器和两个2×2单模光纤耦合器组成双“8”字型作为输入耦合器, 而一个品字型3×3单模光纤耦合器作为输出耦合器。理论和实验分析了该波长交错器的输出特性, 结果表明: 与两级级联马赫-曾德尔干涉仪型(TCMZI)全光纤三端口Interleaver相比, 其输出波形通带更加平坦, 通带和阻带加宽, 信道间功率旁瓣降低了约24 dB。通过实验用光纤熔融拉锥法制作了该器件, 结果显示实验结果与理论分析吻合得很好, 实验样品的信道间旁瓣值小于-30 dB, 信道隔离度大于30 dB。
光纤光学 光纤耦合器 环形谐振环 fiber optics optical fiber coupler Interleaver optical interleaver ring resonator
哈尔滨工业大学 超精密光电仪器工程研究所，黑龙江 哈尔滨 150001
为了解决微内尺度的精密测量问题，提出了一种基于正交傅里叶-梅林矩(OFMM’s)定位的双光纤耦合瞄准触发式微内尺度测量方法。该方法通过耦合器实现光能量在不同光纤间的反向传输，把双光纤传感器测头的横向位移量转化为光束的偏转量，通过显微成像系统把此偏转量转化为CCD图像捕捉系统更大的横向位移量。为提高测量精度，运用OFMM’s的幅值旋转不变性和独特的图像形状细节特征的描述能力对CCD图像捕捉系统的图像信号进行亚像素定位；根据OFMM’s的实际位置进行补偿以提高输出图像边缘的定位精度，从而提高测量精度。对OFMM’s的定位精度及传感器性能进行了实验验证，并依据JJF(黑)8-2008，利用自行研制的微小孔径测量机实现了对直径为200 μm、深2 000 μm深盲孔的直径测量，其测量重复性不确定度优于0.25 μm。
微内尺度测量 双光纤耦合 反向传输 正交傅里叶-梅林矩 measurement of micro-cavity dimension double optical fiber coupler reversal transmission orthogonal Fourier-Melline Moments(OFMM’s)
研究了一种新型的塑料光纤耦合器件。采用超声波熔接法制作塑料光纤耦合器，制作过程方便可行。分析了这种耦合器的长度和压缩厚度的变化对耦合比的影响，实验测试结果和计算机模拟分析基本一致。提出了降低工艺过程中的附加损耗的措施，实际制得的塑料光纤耦合器的耦合比和附加损耗能满足短距离通信上的使用要求。
光纤光学 塑料光纤耦合器 超声波熔接 耦合比 光线寻迹法 fiber optics plastic optical fiber coupler ultrasonic welding coupling ratio ray tracing
为获得性能优良的熔锥型光纤耦合器,利用740FT-IR显微红外光谱仪,研究了不同制作工艺条件下耦合器中石英玻璃结构的差异.测定了在不同拉伸速度时制作的光纤耦合器,石英玻璃在650～2000cm-1波数范围内的红外吸收光谱,观察到了石英光纤玻璃的两个特征峰,由Si-O-Si反对称伸缩振动引起的特征峰940～950 cm-1和由Si-O-Si对称伸缩振动引起的特征峰770～780 cm-1.由于工艺条件的不同,特征峰的强度和位置都发生了变化,并测量了其变化的大小.拉制速度越快,石英玻璃中Si-O-Si键的不对称伸缩振动越强,且波数的移动与光纤耦合器的性能密切相关.
熔融拉锥 耦合器 红外光谱 结构 Fused biconical taper Optical fiber coupler Infrared spectrometer Structure
College of Inform. Sci. and Eng., Yanshan University, Qinhuangdao 066004, CHN
1 上海大学通信与信息工程学院光纤研究所, 上海 201800
2 上海大学材料科学和工程学院,上海 201800
随着光纤技术的飞速发展和应用,光纤无源器件顺应当前形势也获得很大的发展空间,其中光纤熔锥器件具有制作简单、性能可靠、价格便宜及技术指标优越等优点,从而广受青睐。在熔锥器件中,光纤耦合器是广为应用的基础元器件。目前为实现全光通信,光纤超平坦宽带耦合器则成为热点课题。利用特殊相位补偿工艺方法,研制出单模光纤超平坦宽带耦合器,其工作波长范围为1250～1650 nm,3 dB带内最大插损偏差小于等于0.4 dB,带内最大附加损耗小于等于0.1 dB,方向性(输入侧非注人光的一端的输出光功率与注人光功率的比值)大于等于66.5 dB,偏振相关性小于等于0.1 dB。研制方法有很高的成品率,可批量生产。
光纤技术 光纤器件 单模光纤耦合器 宽带 相位补偿
进一步推广了描述纤芯不同光纤耦合器的耦合模理论,用于解释被布拉格光栅破坏的两纤芯不同光纤耦合器的耦合现象,理论分析的结果与已报道的实验结果相符.与单独的布拉格光栅所起的反射作用不同,这里布拉格光栅所起的作用主要是引入了强烈的色散,在光栅的频谱范围内使耦合器不再同步.在被布拉格光栅破坏的光纤耦合器的选择性频谱中,其边缘部分出现非常弱的波动,而在其阻带内出现非常强的凹陷.
布拉格光栅 光纤耦合器 耦合模公式
利用由麦克斯韦方程组直接导出的统一耦合模理论分析各种类型的含布拉格光栅的对称光纤耦合器的传输特性.与以前发表的分析方法不同,对于含布拉格光栅的耦合区域,统一耦合模理论同时考虑了布拉格光栅和耦合器的耦合作用.模拟结果证明它能精确地模拟和解释各种类型的含布拉格光栅的对称光纤耦合器的有关实验现象.
光纤光栅 统一耦合模理论 光纤耦合器 波分复用器
1 Department of Electronic Engineering, Tsinghua University,Beijing 100084, China
2 Department of Applied Physics, National University of Defense Technology,Changsha 410073, China
Chinese Journal of Lasers B
2000, 9(2): 148
