1 江南大学 理学院, 江苏 无锡 214000
2 天津大学 精密仪器与光电工程学院, 天津 300129
3 苏州光环科技有限公司, 江苏 苏州 215000
基于熔锥型光纤耦合器在拉锥过程中光纤锥形的渐变特性和光纤之间熔融度的变化特点, 构建了光纤耦合器在拉制过程中波导结构的变化模型.利用光束传播法对耦合器的拉制过程进行数值模拟, 得到耦合器输出光功率随拉伸长度的变化规律以及耦合器的能量分布图.理论模拟和实验结果表明, 光纤间熔融度与制作耦合器时的氢气流量及拉伸速度有关, 氢气流量大, 拉伸速度小, 熔融度就大；光纤之间的耦合作用与拉伸长度及熔融度有关, 拉伸长度增加或熔融度增大, 都会使光纤间的耦合更加显著；拉伸长度不大时, 锥形区的耦合可以忽略；随着拉伸长度的增加, 光纤变细, 耦合作用逐渐增强, 锥形区的耦合现象越明显, 同时光场也逐渐由纤芯向外发散, 产生附加损耗.
波导器件 波导结构 光束传播法 数值模拟 耦合器 拉伸过程 熔融度 光纤耦合 分光比 光场分布 Guide wave device Waveguide structure Beam propagation method Numerical simulation Couplers Tapering process Degree of fusion Optical fiber coupling Coupling ratio Optical field distribution
中国科学院 大连化学物理研究所, 化学激光重点实验室, 辽宁 大连 116023
建立了涵盖稳定腔和非稳腔的激光有源理论模型和激光开式谐振腔的边界条件。根据定态薛定谔方程与亥姆霍兹方程的等价性, 采用量子力学方法求解谐振腔的亥姆霍兹波动方程, 得到满足方程、边界条件、矩阵光学、稳定条件的本征解和本征方程。根据本征方程推导出横模数目随耦合率变化的规律, 进而推导出激光输出功率随耦合率变化公式, 以及激光输出功率随放大率的变化规律。该理论模型能够从稳定腔自然过渡到非稳腔, 在小耦合率情况下退化到与传统公式基本一致的形式, 又能在大耦合率情形下与实验结果符合得很好。
激光有源谐振腔 边界条件 亥姆霍兹波动方程 本征模式 耦合率 输出功率 laser active resonator boundary condition Helmholtz wave equation eigen mode coupling ratio output power
中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
开展了二极管抽运流动无机液体激光体系的激光实验研究，获得了长时间稳定的准连续激光输出，抽运频率300 Hz时的平均输出功率超过10 W，光光转换效率约为6%。实验中研究了抽运电流、抽运频率、输出耦合率和磁力泵转速对平均输出功率的影响，并进行了初步的理论分析，为进一步开展无机液体流动激光实验研究积累了经验。同时，很好地解决了无机激光液体的长时间保存技术问题，有效地避免了激光液体光学性能的退化。实验结果表明，二极管抽运的无机液体体系在流动时能有效地避免热沉积，可以获得长时间稳定的准连续激光输出。
液体激光 流动出光 激光功率 抽运频率 输出耦合率
1 电子科技大学光电信息学院, 四川 成都 610054
2 电子科技大学物理电子学院，四川 成都 610054
基于非线性偏振旋转锁模原理、非线性薛定谔方程和色散波干涉理论, 建立了被动锁模光纤激光器的光谱分析模型。采用此模型进行数值仿真, 研究了腔体长度、增益光纤长度和耦合输出比对光谱边带的影响。并分别采用13 m、16 m和26 m的腔长, 0.5 m, 1.5 m和3 m的掺铒光纤以及不同的耦合输出比进行了实验, 对比了上述情况下激光器的输出光谱。实验与仿真结果表明, 要抑制光谱边带, 应尽量缩短腔长, 适当增加增益光纤的长度和采用较低的耦合输出比, 并保证激光器处在基阶锁模状态。理论模型的仿真结果与实验现象吻合较好。取3 m增益光纤、13 m腔长和10%的输出比, 获得了光谱边带抑制较好、谱宽20.4 nm的锁模脉冲激光, 重复频率为15.87 MHz, 单脉冲能量约0.52 nJ, 脉冲幅值和光谱谱宽分别存在约4%和2%的波动。
光纤激光器 光谱边带 增益光纤长度 腔体长度 耦合输出比
安徽大学 光电信息获取与控制教育部重点实验室,安徽 合肥 230039
通过分析非对称双芯光子晶体光纤耦合理论,提出了一种非对称双芯光子晶体光纤耦合器。理论分析显示,该耦合器的耦合比在一个较宽的波长范围内变化较小,具有波长响应平坦特性。通过有限元法模拟分析了该耦合器两芯间空气孔的尺寸以及光的偏振对其耦合特性的影响,结果表明,该非对称光子晶体光纤耦合器在1.3-1.8 μm的波长范围内,其50%耦合比变化在±4％以内,具有较好的波长平坦耦合响应特性,适合光纤通信等领域对宽带耦合器的需求。
光学器件 双芯光子晶体光纤 有限元法 耦合比
1 北京邮电大学 光通信与光电子学研究院, 北京 100876
2 北京邮电大学信息光子学与光通信教育部重点实验室, 北京 100876
采用全矢量有限元法, 研究了圆柱形介质柱、正方形格子的光子晶体波导耦合器的传输特性, 计算了不同耦合长度波导耦合器的分光比, 以及同一耦合长度下不同波长时的分光比, 并分析了改变介质柱折射率后的分光比。计算分析结果表明, 可以通过改变光子晶体波导耦合器的某些结构参数来控制各出口处的分光比, 实现光在传播过程中的平移、反向和分岔, 以满足光信息传输和处理的要求。
光子晶体 波导耦合器 全矢量有限元法 分光比
1 电子科技大学光电信息学院，四川 成都，610054
2 电子科技大学物理电子学院，四川 成都，610054
基于环形腔被动锁模光纤激光器的基本原理，对影响其输出特性的关键因素——耦合输出比(R)作了理论和实验研究。理论仿真结果表明，要得到高质量的脉冲，激光器腔内增益与耦合输出比存在一最佳比值，小信号增益为7.5 dB时，耦合输出比应在30%左右。实验中取3 m长的增益光纤，分别采用5%，10%～40%和60%～90%的耦合输出比搭建环形腔被动锁模光纤激光器。实验结果对比分析表明，耦合输出比对激光器的输出特性有重要影响，R取5%～10%间时脉冲谱宽最宽(可达25.4 nm)且谱宽调谐范围较大(>12 nm)，R=10%和30%时脉冲波动幅度最小，R=70%左右时单脉冲能量最大(达3.86 nJ)。另外，取R=30%，可在脉冲幅值波动较小的基础上获得最大的脉冲能量; 而R=10%时为保证脉冲波动小、谱宽宽和能量大的平衡点。取3 m长的增益光纤和R=10%的激光器，获得了重复频率15.87 MHz，谱宽25.4 nm，单脉冲能量约0.52 nJ的脉冲激光，这些特性不会受到工作台振动、激光器搬动及普通温度变化等因素的影响，脉冲幅值存在约4%的波动。
激光器 光纤激光器 被动锁模 稳定性 耦合输出比
1 Photonics Research Center, School of Physics & Optoelectronic Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, CHN
2 Lab of Information Optics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, CHN
3 School of Communication and Information Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, CHN
半导体光子学与技术
2008, 14(3): 158
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
提出一种耦合参量可用光调控的掺铒光纤非线性耦合器．用熔融拉锥法熔合两根掺铒光纤，拉制成工作波长为1550 nm的3 dB掺铒光纤耦合器．通过调变输入耦合器一臂的980 nm泵浦光功率，可以改变两臂的传播常量差，从而改变耦合器两臂信号光的相对输出功率．通过测量输入泵浦光功率和两臂信号光输出功率，得到直通臂耦合比依赖于泵浦光功率的实验曲线．实验研究表明，当泵浦光功率从0 mW变化至20 mW时，耦合比的变化可达到40%．与理论模拟的结果一致．
掺铒光纤 非线性耦合器 耦合比 Erbium-doped fiber Nonlinear coupler Coupling ratio
