复折射率光纤传输特性的微扰分析

运用微扰分析方法计算复折射率光纤复传播常数 .光纤的复数模折射率N =N′ +iN″的实部N′由求解相应的实本征值方程得到 ,而虚部N″则由微扰计算得到 .对阶跃型圆光纤 ,导出了芯区或包层为复折射率时的损耗或增益的解析关系式 ,数值计算结果表明 ,本法与直接解复本征值方程得到的精确结果符合得很好 .     

光纤耦合模方程及其应用

本文推导出了适于普通光纤的耦合模方程，并把它应用于光纤受到周期性微扰时的情况，得到了相应的解。因为光纤不同于平板，它们正交关系也不同，从而耦合模方程也不同。光纤除耦合系数与平板的有实质不同，它们的形式却相似。     

多模光纤弯曲损耗的分析

从多模光纤中模式传输理论和射线分析法出发 ,分析用多模光纤做连接器件时造成输出功率不稳定的原因 ,并用数值模拟方法给出多模光纤弯曲损耗情况。当多模光纤弯曲半径小于 5mm时 ,损耗变得很大。据此可得到使多模光纤模式稳定的扰模器的最佳尺寸。     

芯径渐缩光纤中的过渡模

通过芯径渐缩（指数型连续渐缩或阶梯型离散渐缩）的方法，可获得色散随距离下降的光纤，能补偿光纤损耗对孤子传输的影响．但芯径的连续变化，将导致模耦合．分析发现，在连续渐缩光纤中，即使Ｖ＞２４０４８始终满足，但仍可存在两种模式：①Ｚ→∞的稳态模；②兼有导模和辐射模部分性质的“过渡模”．过滤模的模式场是一系列ＬＰ′０ｍ的模式场的迭加，它包括导模ＬＰ′０１的模式场的辐射模ＬＰ′０ｍ（ｍ≥２）的模式场，其中随着ｒ→∞不是迅速衰减而是振荡着缓慢衰减．过渡模具有与激励模相同的传输常数，但幅度却以芯径渐缩的速率衰减．尽管指数型渐缩光纤可增加孤子的传输距离，但“过滤模”的影响始终存在．本文最后给出了在高斯近似下的过渡模和稳态模的功率计算公式     

光纤中小损耗和三阶色散对类明孤子传输特性的影响

在标准非线性薛定谔（NLS）方程中引入光纤的小损耗项和三阶色散项,利用变分微扰法,导出了类明孤子脉冲的参数演化动力学方程组,讨论了小损耗和三阶色散对类明光孤子脉冲传输特性的影响．     

金属包层光纤的包层模式

为了研究金属包层长周期光纤光栅(LPFGs)的特性，需要研究金属包层光纤的包层模．根据金属包层光纤的特点，给出了金属包层光纤包层模的本征方程，讨论了这一复本征方程的求解方法，并研究了不同金属包层对包层模传播常数和损耗的影响．结果表明，对低电阻率的金属如金、银等，介电常数的虚部对低阶模的传播常数影响较小，尤其是对HE模影响更小，对铝、镍等影响稍大．金属包层对包层模的损耗，与光波长、包层模序和金属类型有关．介电常数虚部大(绝对值)，而且包层模序也大时，损耗较大．     

导波光学概论

本文是有关导波光学的理论评述。在概述电介质平板波导本征模式的基础上,给出了微扰波导的耦合模方程和它的解。处理的课题包括导模和辐射模的耦合、两个导模的耦合、导模的衍射、TE-TM模转换,以及与此有关的光波导器件。     

光学衬底上微光纤的传输损耗

选择不同的光学衬底,采用纳米光纤锥直接耦合的方法,测量微光纤传输损耗与光学衬底之间的关系,分析损耗机制,探索降低损耗的有效方法.结果表明:放置于MgF2及CaF2光学衬底上的微光纤传输损耗明显高于悬置于空气中的损耗值;衬底的折射率越接近光纤的折射率,置于其上的微光纤传输损耗越大;在同一种光学衬底上,微光纤直径越大,其传输损耗越小;光学衬底的存在,使微光纤中光场能量中心向衬底方向偏移,增加了传输损耗;采用将微光纤部分悬空的方法可有效降低传输损耗.     

单模光纤中基黑孤子传输的微扰分析

基于描述光学暗孤子的NLS方程的守恒律,研究了单模光纤中微扰对基黑孤子脉冲传输特性的影响,导出了基黑孤子参数的演化方程组,从其出发讨论了光纤小损耗、三阶色散和内脉冲拉曼散射(IRS)等效应.     

微纳米光纤腐蚀动力学及其光学特性研究

本文利用氢氟酸腐蚀石英光纤的方法，制备出微纳米光纤，并通过实验及OptiFDTD软件研究微纳米光纤的光学特性。在实验中通过利用CCD与数据采集卡对氢氟酸腐蚀中的石英光纤进行实时监控来研究微纳米光纤的光功率损耗与直径的关系，发现微纳米光纤的光功率损耗与直径关系曲线大致符合玻尔兹曼函数模型。而通过OptiFDTD软件模拟微纳米光纤的波印廷矢量分布的结果，发现了随着微纳米光纤直径的减小，微纳米光纤的倏逝场会越来越大，而且当微纳米光纤直径与输入的光波波长相比拟时，光波几乎只沿着光纤的表面传播。实验结果表明微纳米光纤具有制备简单、尺寸小、倏逝场大等优良特性，在传感器等领域展示出诱人的应用前景。     

矩形介质波导的弯曲损耗

本文用微扰法导出了矩形介质波导的弯曲辐射损耗公式,其结果与Marca-tili结果符合很好,但是公式及计算过程都要简单得多,也便于向其它弯曲波导结构推广。     

矩形弱吸收介质波导光学特性的微扰分析

本文运用微扰法分析了矩形弱吸收介质波导的光学特性,得到了模传播常数和吸收损耗系数的公式,计算结果表明给出的公式精确度高,与模特征方程的数值结果符合得很好。     

平板介质波导弯曲辐射损耗公式的修正

本文应用微扰法导出了平板介质波导弯曲辐射损耗公式。指出 L.Lewin所求得公式有一处差错,并进行了更正。由此公式计算的结果与精确计算机数值结果符合甚好。     

单模光纤损耗分析与测量

光纤传输质量受光纤损耗的影响,对单模光纤传输波长1310nm和1550nm弯曲损耗进行测试,结果表明弯曲损耗呈震荡变化,随着弯曲半径的增加损耗减小、振幅减小,随着波长的增加损耗增加、振幅增大,并利用光纤的耦合模理论对单模光纤弯曲损耗震荡进行解释,对实际应用有一定的参考价值。     

光纤中小损耗对类明孤子传输特性的影响

本文采用变分法,在非线笥Schroedinger方程（NLSE）中引入小损耗微扰项,导出了类明孤子脉冲参数随传输距离的演化方程组,讨论了小损耗微扰对类明孤子传输特性的影响。     

基于谐振微扰技术的PAM溶液浓度测量方法

提出一种基于谐振微扰技术的聚丙烯酰胺（Polyacrylamide,PAM）溶液浓度的测量方法.通过高频结构模型的建立与仿真分析，设计工作频率为7 GHz的TE₀₁₁模圆柱形谐振腔，在传统微扰理论的基础上考虑材料微扰技术中介质的介电常数变化相对较大时计算值的偏差，并结合形状微扰技术分析电导率对谐振腔谐振频率的影响.结合理论推导与仿真数据获得了修正参数，建立了适用于高损耗溶液介质的微扰数学模型.配制浓度梯度为25 mg·L^-1、浓度范围为100～300 mg·L^-1的九组PAM溶液，通过矢量网络分析仪（Vector Network Analyzer,VNA）进行实验验证.实验结果表明，谐振腔谐振频率与溶液浓度的对应关系与理论计算一致，浓度测量的总体相对误差低于4.1%，平均测量误差为2.62%.     

掺铒光纤激光器中的模式损耗测量与模式竞争

模式竞争效应是实现激光器稳定输出的理论基础。由于各纵模的损耗不同,导致起振阈值不同。在测量掺铒光纤Bragg光栅FP腔激光器振荡模式损耗的基础上,对掺铒光纤Bragg光栅FP腔激光器的模式竞争效应进行理论与实验研究。采用衰荡光谱技术测量掺铒光纤Bragg光栅FP腔激光器振荡模式的损耗,确定各振荡模式的阈值条件,讨论激光器中的模式竞争。研究结果表明各振荡纵模损耗直接影响模式竞争结果。所得结果为单波长、双波长及多波长光纤激光器制作提供理论依据。     

微纳光纤制备方法及高精度直径控制技术

微纳光纤具有小尺寸、强光场约束、大比例倏逝场、低传输损耗等特性,近年来获得广泛关注及应用研究,其中微纳光纤的制备精度是决定其导波特性及应用性能的关键因素.本文首先介绍玻璃微纳光纤的高温拉伸制备原理,接着重点介绍基于火焰加热手持式拉伸、火焰加热机械扫描拉伸、电加热机械扫描拉伸及激光加热机械扫描拉伸的微纳光纤实验制备方法,分析及比较了四种制备方法的优缺点.同时,简要介绍了聚合物微纳光纤的制备方法.然后,详细介绍了基于高阶模截止的直径反馈控制原理、控制技术及纳米级直径控制精度的制备系统,以及微纳光纤的在线直径测量方法.最后,简要总结微纳光纤制备方面的已有进展,并探讨进一步研究方向.     

浅谈光纤的弯曲损耗

众所周知,光纤的涂覆性能、包层不圆度、模场直径以及光纤的弯曲损耗都会对光纤的传输性能产生影响。其中光纤的弯曲损耗是对光纤的传输性能和传输功率产生影响的重要参数之一。因此针对光纤弯曲损耗的研究对光纤的实际应用有非常重要的意义。简要分析了光纤弯曲时芯区折射率的变化与弯曲损耗的对应关系;其次对单模光纤的弯曲损耗进行了理论研究,将光纤的弯曲半径对光纤弯曲损耗的影响进行分析总结,从理论上进行研究,得出两者的相关性,对以后的工作具有一定的借鉴意义。     

光导纤维参数的测量

研究对光导纤维的单模光纤模场直径、光张地损耗和光纤色散与带宽等参数的测量。