中国海洋大学信息科学与工程学院, 山东 青岛 266100
微纳光纤环形腔作为传感器件, 具有灵敏度高、 响应快的优点, 因而越来越广泛地应用在传感领域。 环形腔的谐振光谱直接反映外界环境的变化, 因此谐振光谱分析对探测环境参数至关重要。 从理论和实验研究了微纳光纤环形腔谐振光谱与海水温度的关系。 首先, 数值计算了基模（HE11）两个垂直偏振态的传播常数随光纤直径和探测波长的变化关系, 计算结果表明传播常数随光纤直径增大而增大, 随波长增大而减小, 同时计算了传播常数随海水温度的变化, 海水温度越高, 传播常数越大, 表明海水温度的变化会影响到模式的传播常数, 因而可以通过测量谐振光谱的变化得知海水温度的变化。 其次, 搭建了海水温度传感实验系统, 获得了微纳光纤环形腔海水温度的谐振光谱, 实验发现同时存在两套谐振峰, 分别对应基模的TE模和TM模, 两个偏振模式的传感灵敏度分别为5.54和5.24 pm·℃-1。 最后, 探讨了基模两个偏振态谐振光谱的产生原因, 由于结型耦合区的扭曲耦合使得两个偏振态分离, 并对两个偏振模式的谐振强度进行了分析。 两个模式的谐振强度不同, 而且随着波长的增加, 一个模的谐振强度不断增强, 另一个模的谐振强度逐渐减弱。 这是由于不同耦合态的耦合系数和衰减决定的, 而且他们随着波长而改变。 实验结果与理论计算相吻合。
谐振光谱 海水温度 微纳光纤环形腔 传播常数 偏振模式 Resonant spectrum Seawater temperature Microfiber knot resonator Propagation constants Polarization modes 光谱学与光谱分析
2016, 36(8): 2368
1 哈尔滨工业大学 能源学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
通过求解电磁波束包络方程和能量方程的耦合方程组, 考虑温度对材料介电系数的影响及传输损耗产热的耦合作用, 求解了复合热边界条件下光纤的基模态传输和损耗问题。研究表明: 随着纤芯半径的增大, 电场强度、能量耗散密度减小, 传播常数增大; 环境温度降低、对流换热系数增大和表面发射率升高都会使得传播常数减小, 电场强度、能量耗散密度增大; 能量耗散密度和电场强度随截面曲率的变化并不是线性的, 还受到其他因素的共同作用。
光纤基模态 传播常数 能量耗散密度 热光耦合 base-mode transmission propagation constant power dissipation density coupled thermal-optical effects
天津工业大学电子与信息工程学院， 天津 300160
基于质点振荡的模型和数值模拟的方法，研究了波导参数和传播常数对光折变晶体与线性电介质界面光折变表面波类型和局域表面波模的影响。当波导参数大于传播常数时，在光折变晶体与线性电介质界面可以产生非局域表面波。当波导参数小于传播常数时，在光折变晶体与线性电介质界面可以产生振荡表面波和局域表面波。在局域表面波形成的系统内，正波导参数的光波能量比负波导参数的光波能量在光折变晶体内聚集得多。在给定一个局域表面波形成的物理系统，传播常数越大，表面波在线性电介质和光折变晶体中衰减就越快，对应表面波模的波峰离界面就越近。
非线性光学 表面波 质点振荡模型 表面波模 传播常数
中山大学 光电材料国家重点实验室，广州 510275
根据光波导理论，采用数值方法分析了单模锥形光纤锥区传输常数和光场分布的变化情况.采用分步傅里叶法数值求解广义的非线性薛定谔方程，对超短脉冲在锥区的传输演化进行了研究.结果表明:传输常数沿拉锥方向缓慢减小，在拉锥末端迅速减小; 在拉锥初始阶段，能量主要集中在纤芯中，“转换点”之后能量在纤芯和包层中重新分布，光强在拉锥末端变强; 脉宽小于80 fs的超短脉冲沿锥区传输时，沿拉锥方向，脉冲不断展宽，而当脉宽大于80 fs时，脉冲展宽不明显.
导波与光纤光学 传播常数 光场传输 超短脉冲 Guided wave and fiber optics Propagation constant Optical field propagation Ultra-short pulse
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室,长春 130033
2 中国科学院 研究生院,北京 100049
为了推导多模光纤弯曲损耗与弯曲半径、环境温度的关系,采用了WKB法求解非均匀直光纤的传播模数,并将弯曲光纤的有效折射率、弯曲光纤截止传播常数和光纤的热光效应同时引入到非均匀直光纤有效传播模数中。利用多模光纤进行实验验证,研制出测温灵敏度为0.1/℃、测温范围为10℃~70℃的光纤温度传感器。结果表明,弯曲损耗随弯曲半径的增大而减小,随环境温度的升高而减小,可以利用弯曲损耗测量环境温度。
光纤光学 光纤温度传感器 WKB法 有效折射率 截止传播常数 有效传播模数 弯曲损耗 fiber optics optical fiber temperature sensor WKB method effective refractive index cut-off of propagation constant effective number of modes bending loss
烟台大学 光电信息科学与技术学院,山东 烟台 264005
文章利用入射线偏振光在柱坐标系下对椭圆光波导进行了严格求解，得到了模场的精确解析解，导出了模式特征方程。光只在长轴方向的子午面内单模传播时，即可实现单模单偏振传输。在给定相同条件下单模传输时，与圆形光波导相比，椭圆光波导传播常数变化很小。文章还简要分析了波长、椭圆率和相对折射率差对传播常数的影响。
椭圆光波导 圆形光波导 特征方程 单模传输 传播常数 elliptical optical waveguide rotundity optical waveguide characteristic equation single mode transmission transmission constant
1 重庆邮电学院,光电工程学院,重庆,400065
2 电子科技大学,物理电子学院,成都,610054
3 福建师范大学,物理与光电信息科技学院,福州,350007
从亥姆霍兹方程出发,得到了各向异性光波导在弱导近似下的耦合模理论.耦合系数包括偏振耦合项和双折射耦合项.并用马卡提里近似下的模式作为零级近似.用一级微扰法计算了折射率渐变分布的钛扩散铌酸锂矩形波导的传播常数.在给定参数的情况下,得到双折射项引起的传播常数的改变约为主微扰项的3%,因此双折射耦合对钛扩散铌酸锂矩形波导的性能影响不可忽略,这对设计和分析与它相关的光波导器件具有指导意义.
导波光学 钛扩散铌酸锂矩形波导 双折射耦合 传播常数 强激光与粒子束
2006, 18(10): 1702
宁波大学光纤通信与网络技术研究所,宁波,315211
在对双包层手征光纤(W型)进行解析求解的基础上,用数值计算方法研究了纤芯和内外包层的手征参数和内包层厚度对模式色散特性的影响,给出了双包层手征光纤中基模的归一化传播常数b、群延迟d(Vb)/dV和波导色散Vd2(Vb)/dV2随纤芯和内外包层的手征参数和内包层厚度的变化关系曲线,结果表明在双包层光纤的纤芯和内外包层中引入手征,可以极大地改变光纤中基模的色散特性,特别是内包层厚度不同时,色散特性也极为不同.
手征光纤 双包层光纤 传播常数 群延迟 波导色散 chiral optical fiber double clad fiber phase constant group delay waveguide dispersion
中国人民解放军空军工程大学导弹学院制导雷达工程系,陕西,三原,713800
基于严格的电磁场理论,给出了一种新的分析平面传输线传输特性的空域及谱域的稳定变分公式. 该公式仅以槽口切向电场为未知参量,适用于各种开放和屏蔽的平面和共面传输线传播常数的计算. 该方法推导简单、计算速度快. 槽线计算结果和谱域法计算结果吻合较好.
平面传输线 传播常数 变分公式 槽线. planar line propagation constant variational formula slotline.
应用量子力学的超位力定理(HVT)和赫尔曼费恩曼(Hellmann-Feynman)定理 (HFT),导出了用微扰法计算渐变折射率平面波导传播常数各级近似值的代数递推公式,并给出了由传播常数近似值计算模场近似表达式的代数公式.计算了几个典型实例.此法的特点是便于直接计算任意级近似的传播常数及模场分布,且可推广到二维波导的计算.
渐变折射率波导 传播常数 模场 微扰方法 代数递推公式
