新型2×2单模光纤耦合器研究

本文利用熔融拉锥系统,只熔融不拉锥,获得了新型光纤耦合器的制作方法,并对其进行了性能测试和理论分析。通过大量的实验表明,该种新型光纤耦合器的性能均达到了熔融拉锥型光纤耦合器的性能指标,由于前者耦合区的直径相对于后者明显增粗。故其可靠性得到了大大的改善。此种方法还可用于其他各种光无源器件的制作。是一种值得探究和发展的新方法。     

光纤耦合器对光谱响应的研究

 通过对耦合的理论分析,模拟了实际的拉锥过程,构建了光纤耦合器对光谱响应特性的理论模型。详细分析了不同熔烧长度和不同拉伸距离对光谱响应的影响,熔烧长度越短,拉锥曲线震荡越剧烈,到达归一化光功率为0.5所需要的拉伸长度越短,会出现更多的震荡包络;拉伸距离越长,产生的包络震荡越多,波长间隔越密,对光谱响应越为敏感,从实验中验证其合理性。这一模型的建立将大大减少实际工作中的盲目性,对光纤耦合器制作有一定的指导意义。     

2×2单模光纤定向耦合器

介绍了工作在１．３μｍ波长的２×２单模光纤定向耦合器。阐述了耦合器的工作机理、研制工艺、性能测试结果及其基本应用。     

熔融拉锥型光纤耦合器实验研究

根据光纤的消逝场耦合模理论，论述了熔融拉锥型光纤耦合器的工作原理；以六轴型熔融拉锥机为实验平台，研究了熔融拉锥法制作3dB单模光纤耦合器的过程；分析了拉伸速度与附加损耗厦损耗偏差的关系，发现拉伸速度为150μm／s时，耦合器的性能达到最优；此外，利用光学测试系统测试了光纤耦合器的插入损耗、附加损耗、方向性与均匀性等光谱特性参数。研究结果表明，所得实验结果与耦合理论分析结果吻合，说明该方法具有制作过程简单、附加损耗低、环境稳定以及成本低麻等优点。     

基于光纤熔融拉锥过耦合器和光纤光栅的振动检测研究

介绍了一种用光纤光栅（FBG）作为传感器,以光纤过耦合器作为斜坡滤波器检测振动信号的方法,并给出了光纤过耦合器的输出特性和光谱;通过对光纤过耦合器两路输出光功率的计算,得出在过耦合器一段单调周期内计算结果与波长具有很好的线性关系,同时也阐明了可以根据功率的变化来检测振动信号。设计了一套用于检测振动信号的解调系统,通过实验证明该系统在正弦激励下具有较好的响应。     

光纤耦合器熔融拉锥粘弹性建模与分析

根据热粘弹流变理论和时温等效原理，以广义Maxwell模型模拟高温下熔融光纤玻璃的粘弹特性，建立了光纤耦合器熔融拉锥过程热粘弹数值分析模型，采用热电偶和电位差计测定了气体火焰的温度；并以此温度场作为边界条件，结合有限元软件对光纤耦合器熔融拉锥过程进行热瞬态数值分析，得到了光纤耦合器在熔融拉伸过程中的应力应变场。实验结果表明：当最高温度为1171℃，拉伸速度为0．15μm/s时，最大拉应力为20．0MPa；光纤内部的最大等效应力与拉锥速度呈正比，且在拉伸的过程进行大约0.4s后光纤内部应力达到稳定。     

玻璃护套—光纤一体化新颖单模光纤耦合器的研制

采用特种工艺，研制玻璃护套与光纤熔融一体化，多层折射率组合波导的熔融拉锥型单模光纤耦合器，与传统熔融拉锥型单模光纤耦合器比较，可改善偏振特性，密封性好，具有高可靠性，能满足恶劣环境要求。     

熔融拉锥控制系统的改进

光纤耦合器是光纤系统中的一种重要无源器件，已广泛地应用于光纤通信网、光纤传感器以及相干光检测中，因此制造符合要求的、性能可靠的、大批量的光纤耦合器越来越受到人们的重视．为了减小加工过程中操作的不一致性，提高系统稳定性和产品成品率，在当前普遍采用的熔融拉锥控制系统的基础上，提出了两点改进方案，即通过增加张力传感装置和图像处理系统，使控制系统的自动化程度更高，从而进一步减少人为因素的影响．实际生产中的结果证明，采用改进后的控制系统，无论是加工标准耦合器还是保偏耦合器，在拥有较好参数的同时，还可以获得更高的成品率．     

16×16波导型光纤星形耦合器

本文给出了作为波导型光纤星形耦合器混合区的矩形波导的设计原理。指出当波导的长宽比在２０～２５之间时，波导输出不均匀度在１ｄＢ以内，实验结果与此吻合。测量得到的耦合器的传输矩阵表明耦合器的平均超额损耗为５．２２ｄＢ，最大偏差分别为＋１．１７ｄＢ和－１．６９ｄＢ。     

光纤耦合器预拉时熔锥区的热分析

以六轴光纤耦舍机为实验平台,利用热电偶和电位差计测得熔融拉锥时火焰的温度分布,并以此温度场作为温度边界条件,运用有限元方法,对预拉过程的光纤熔融拉锥区温度场进行热瞬态数值分析,得到了温度达到稳定所需的时间(约为10 s),为确定预烧时间提供依据,从而防止由于光纤预热不充分而产生脆断的现象;得到了光纤熔锥区预拉时的温度场分布以及光纤截面温度分布的不均匀性.在火焰区,纤芯的温度低,表层的温度高,温度相差达1.5℃;而在火焰边缘,表层的温度低,纤芯的温度高,温度相差约0.5℃.     

基于2×2光纤耦合器和磁流体薄膜的磁光开关理论与实验

提出一种基于2×2熔锥型光纤耦合器和磁流体薄膜的光纤磁光开关.理论分析和实验结果表明,当锥形耦合区外部磁流体薄膜折射率随外加磁场变化时,耦合器的输出光功率会发生相应的改变,可以实现光的开关功能.数值计算与实验测量结果基本一致,其开关隔离度大于26 dB.     

基于3×3平行排列耦合器的光纤谐振腔理论分析

系统研究了3种不同类型光纤谐振腔,对基于3×3平行排列耦合器的双环光纤谐振腔作了理论分析,得出了3种不同类型光纤谐振腔输出光功率的表达式,并分别对其进行了计算机仿真.研究发现,这3种类型的谐振腔独特的输出特性,能在光纤滤波器,高度相位敏感传感器,复用/解复用器等方面得到广泛应用.     

以光子晶体光纤为基质的光纤耦合器的设计

设计了以光子晶体光纤为基质的1550nm波段的双芯光纤耦合器。耦合器双纤芯间距为4μm,空气孔孔径为1μm,孔间距为2μm,一个周期的耦合区长度为900μm。数值计算了光场在该光纤耦合器中的模场演化情况。数值计算结果表明,以光子晶体光纤为基质的光纤耦合器实现了常规光纤耦合器的功能。     

光纤耦合器制造设备的微机控制系统

阐述了微机用于控制光纤耦合器制造设备中需解决的问题及解决方案。介绍了作者研制的光纤耦合器设备的微机控制系统。该系统经过试运行后，效果良好，完全满足实际要求。     

光纤熔融拉锥的形状函数

根据体积守恒条件导出光纤熔融拉锥形状函数的微分方程,并由边界条件和有效熔融区长度参量获得方程显解.该解析解能方便、精确和完整地描述不同熔融拉伸过程中光纤锥形的动态变化,以图表形式提供的大量实验数据表明,实验结果与理论计算相当吻合.最后,在已知初始熔融区长度的情况下,该解可以预知在任意拉伸长度下熔融拉锥光纤锥区的直径分布.     

光纤耦合器散射矩阵参数的讨论

本文应用网络的无耗、可逆和对称性对两种 3× 3单模光纤耦合器和 4× 4光纤耦合器的散射矩阵参数进行分析 ,并讨论了耦合器输出功率比、输出相位差的变化范围及两者间关系 .旋转对称 3× 3耦合器和 4× 4耦合器输出相位差由输出功率比完全决定 ,在等分功率输出情况下 ,前者输出相位差为 2π3,后者为π.共面 3× 3耦合器并非所有输出相位差完全取决于输出功率比 ,在等分功率输出时 ,两侧对称光纤间直通与耦合输出相位差也为 2π3.     

球状光纤耦合器的原理和参数设计

根据光线传输的基本原理,通过计算和推导,讨论了为使半导体激光器发出的全部光束能够投射到小球表面,其折射光线能全部进入光纤光芯,并在光芯内全反射传播,小球半径应满足的条件以及半导体激光器光源应安装的位置,并用解析式表达、讨论了在制作和设计球状光纤耦合器时应该注意的参数设计,为球状光纤耦合器的设计提供了理论计算依据。     

耦合器对全光纤干涉仪系统调制度影响的研究

本文分析了非理想状态下的2×2耦合器（包括耦合器Ⅱ和耦舍器Ⅲ）与两个耦合器之间的光纤延迟线损耗对全光纤干涉仪系统的调制度的影响。     

基于微纳光纤耦合器的折射率传感研究

目前一些超细直径的微纳光纤耦合器虽具有极高的灵敏度,然而极细的直径亦使得这些光纤耦合器非常脆弱,使得在传感应用中可能会产生一些问题：很难将这种耦合器从实验制造平台转移到微流控生物传感器中;易受环境影响而不够稳定。为了解决上述问题,分别从实验和理论上研究一种直径为6.25μm的微纳光纤耦合器,这种光学耦合器在外部折射率(refractive index, RI)为1.339 8时能达到-1 753 nm/RIU的高折射率灵敏度。基于有限元分析方法(finite element method, FEM),计算出偶/奇模的有效折射率和折射率灵敏度并与实验测试结果比对。本文制作的光纤耦合器可以很好地运用在光纤微流控生物传感等其他实验室芯片上的多功能传感中,有良好的实用前景。