强耦合理论熔锥型单模光纤耦合器

在弱导和弱耦合近似条件下,对光纤耦合器的几何形状做近似处理,并采用连续函数进行描述。根据snyderd的局部模式理论,采用三角波与高斯波的变系数叠加函数对光纤耦合器纵向各区域的光模场分布进行描述。利用局部模耦合理论和变分法计算分析光纤耦合器纵向各区域的传播常数和耦合系数,讨论耦合系数与结构参数和波长的关系。计算表明:光纤耦合器熔锥区对光纤耦合器中的光功率耦合行为的影响不可忽略,光纤纤芯半径和包层半径对耦合区和熔锥区的耦合系数的影响成相反趋势。因此,可以通过合理控制耦合器的结构参数,制作出宽带平坦光纤耦合器。

1x22x2单模光纤耦合器 产品特点主要应用 低插入损耗 高回波损耗 高消光比 高稳定性 高可靠性 通信系统 测试设备 光纤传感 科研 封装尺寸 性能参数 参数单位指标 结构类型1x22x2 工作波长nm1310nmor1550nm 带宽nm±40 附加损耗db≤0.10 耦合比 (%)10/9015/8520/8025/7530/7035/6540/6045/55 50/5 0 最大插入损耗db10.8/0.658.8/0.957.5/1.26.5/1.555.6/1.85/2.254.4/2.53.85/2.983.4 波长敏感损耗db0.35/0.10.35/0.150.35/0.20.35/0.250.35/0.30.35/0.30.35/0.30.30.3 偏振敏感损db0.08/0.0

850nm1x22x2单模光纤耦合器 产品特点主要应用 低插入损耗 高回波损耗 高消光比 高稳定性 高可靠性 通信系统 测试设备 光纤传感 科研 封装尺寸 性能参数 参数单位指标 结构类型-1x22x2 工作波长nm850 带宽nm±10 附加损耗db≤0.10 耦合比(%)50/5040/6030/7020/8010/905/953/972/981/99 最大插入损耗db3.54.5/2.75.8/2.07.7/1.311.0/0.714.5/0.4516.5/0.3518.5/0.321.9/0.25 波长敏感损耗db≤0.08≤0.08≤0.08≤0.080.10/0.050.10/0.050.10/0.050.10/0.050.10/0.05 偏振敏感损db0.20.20.3/0.

理论分析并研究了温度变化对单模光纤耦合器的偏振特性的影响.推导了单模光纤耦合器输出消光比与输入消光比、模式耦合率的关系表达式.利用多个偏振特性不同的光源,进行了在快速温度变化条件下单模耦合器输出消光比随温度变化的测试实验,证明了采用低偏振的光源有利于降低单模耦合器中因温度变化引起的模式耦合效应.最后仿真计算了在光源输出消光比不同的情况下模式耦合引起的光纤陀螺输出误差的大小,为不同环境应用的光纤陀螺选取合适的光源提供了参考.

在三维激光成像系统中,其性能表现绝大部分决定于器件接收背反射光能幅度的大小,以及耦合器中空间光到光纤纤芯的光耦合效率的高低。为了增加耦合器中激光能量到纤芯内的耦合效率,提出了一种新型非球面透镜到锥形光纤头的耦合器的设计,得到了该耦合器中耦合效率的解析表达式。通过优化耦合透镜的倒相对孔径,对应波长为1310nm和1550nm的最大耦合效率分别为81.80%and81.90%,此时的倒相对孔径分别为0.280和0.292。与通常耦合器中的耦合效率相比较,其最大耦合效率没有下降,而相应的倒相对孔径增加较大。另外,还分析了透镜-纤芯对准错位的影响,结果表明,随着对准错位的增加,耦合效率急剧下降。

利用可调谐光源和光谱分析仪建立的光无源器件测试系统,测试了熔锥型光纤耦合器的附加损耗、插入损耗、方向性和均匀性等光学性能,研究了光学特性与拉锥速度的相关规律。实验发现:器件的光学性能与制作工艺密切相关,如存在一个拉锥速度区间(这里为150μm/s附近的区间),使得光纤耦合器的损耗小、方向性好,离开此区间,器件的性能迅速下降。

利用几何光学理论对光纤耦合器的损耗进行分析;当环境介质折射率发生变化时光纤耦合器的损耗随之变化,理论推导损耗与环境介质折射率的关系公式,实验中利用otdr检测反射光实现环境介质折射率变化的监测,利用拉锥机监视损耗的变化,得到的实验值与公式计算值基本吻合,证实了耦合器锥区环境介质折射率恒定是高质量耦合器的保证

根据单模光纤耦合器的输出功率的比值对耦合区长度变化敏感的特点,仔细分析了熔融拉锥型光纤耦合器的应变特性。选用螺旋测微仪对光纤耦合器的应变特性进行研究,避免了悬臂梁结构自重、梁的振动等不可控因素对测量结果的影响,有效提高了测量精度。和电阻应变片的对比实验证明,熔融拉锥式单模光纤耦合器不但具有应力敏感性,而且随应变呈线性单调变化,同时具有较好的温度稳定性和横向抗干扰性。

通过旋转装置对未封装的熔锥型光纤耦合器耦合区施加扭转作用,发现耦合比可以随扭转角度的变化而连续改变。实验表明:耦合器的耦合比不但对扭转作用敏感,而且变化呈单调性;同时扭转作用不影响耦合器的附加损耗和工作波长。

对耦合波方程推导的熔锥型光纤耦合器两输出端功率变换关系进行了补充,更为准确描述实验结果;对影响拉锥结果的参数进行实验,确定了各个参数的作用,成功制作了3db耦舍器,插入损耗低于0.1db。

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。

给出了光波导式小波滤波器的设计方案,该方案采用单模光纤耦合器作为系数实现载体,通过控制特性参数实现了具有不同分光比的耦合器基本单元,然后组合和级联基本单元实现特定的小波滤波器系数,具有精确度高,集成度好,稳定性强的优势。分析了与系数实现相关的熔锥型单模光纤耦合器的形状特性,横截面沿纵向变化的锥形区和横截面近似不变的耦合区内的耦合特性,根据理论推导,用仿真手段设计3db单模光纤耦合器,实现了haar小波的滤波器系数,误差在3%以内,证明了光波导式小波滤波器设计方案的正确性和有效性。

耦合系数会直接影响到偏振光经过耦合器熔锥区后的光能量分布,从而影响保偏光纤耦合器的耦合性能。基于光波导模式耦合理论,建立了熔锥型保偏光纤耦合器的耦合模型,推导出了适应于纤芯为圆型、偏振主轴非平行时保偏光纤耦合器的耦合系数计算公式,形式简单、应用方便。为耦合模方程的求解以及耦合器的性能分析提供了前提条件,从而为熔锥型保偏光纤耦合器的高性能制造提供了理论指导。

探讨了熔融拉锥过程中工艺参数的优化设计,提出了一种在拉伸到一个较小预定分光比之后只进行加热熔融的耦合器制造的新方法,通过理论分析了其可行性,并通过vc++程序实现了该工艺的控制过程。通过大量的实验表明,该种方法制造的2×2单模光纤耦合器的性能有显著提高,而且可靠性明显优于普通熔锥型光纤耦合器。因此这种方法是一种耦合器的改进型制造方法。

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针对市场上最急需的,生产中最常用的熔融拉锥型全光纤耦合器,介绍了它的工作原理、制作方法以及参数测量等内容,从实验上测量了所生产光纤耦合器的插入损耗、工作波长、方向性以及工作温度等,通过实验测试表明我们所生产的光耦合器器从各项指标上都达到了实用要求。

熔融拉锥型宽带保偏光纤耦合器的制造工艺及其工艺参数的设置,对器件的性能有直接的影响。根据熔融拉锥型宽带保偏光纤耦合器的原理和光纤电磁理论,结合试验事实,对熔融拉锥的工艺进行了总结;实现了常规熔融拉锥型宽带保偏光纤耦合器的制作,并对产品进行了测试,完成了预期研究目标。

熔锥型保偏耦合器的传输特性决定了其光学原理与功能的实现。为了从理论上分析各参量对保偏耦合器传输特性的影响,基于热-结构-电磁多物理场耦合理论,建立了熔锥型熊猫光纤耦合器双锥模型,应用有限元法,分析了各参量对熊猫光纤耦合器传输特性的影响。结果表明应力区与包层折射率差影响耦合区纵向电磁场的分布,折射率差越大,纵向电磁场分布的变形也越大;he1x1模和hey11模的传播常量对偏振主轴角度差不敏感,偏振主轴角度差是通过耦合系数进而影响保偏光纤耦合器的消光比的;he1x1模的传播常量对熔锥的熔锥区横截面椭圆率比较敏感,横截面椭圆率变化6.67%时δβx11变化0.14%,计算结果表明当熔锥区横截面椭圆率为0.56时可获得较高性能的耦合器。

光纤耦合器光纤耦合器（coupler）又称分歧器（splitter），是将光讯号从一条光纤中分 至多条光纤中的元件，属于光被动元件领域，在电信网路、有线电视网路、用户回路系统、 区域网路中都会应用到，与光纤连接器分列被动元件中使用最大项的（根据electronicat资 料，两者市场金额在2003年约达25亿美元）。光纤耦合器可分标准耦合器（双分支，单位 1×2，亦即将光讯号分成两个功率）、星状／树状耦合器、以及波长多工器（wdm，若波 长属高密度分出，即波长间距窄，则属于dwdm），制作方式则有烧结（fuse）、微光学式 （microoptics）、光波导式（waveguide）三种，而以烧结式方法生产占多数（约有90％）。 烧结方式的制作法，是将两条光纤并在一起烧融拉伸，使核芯聚合一起，以达光耦合作用， 而其中最重要的生产设备是融烧机，也是其中的重

光纤耦合器 (2)

光纤耦合器的用途 请问光纤耦合器的用途，还有光纤模块，光纤收发器，光纤跳线，光纤盒，光纤配线架，尾 纤。及如何连接？ 光纤耦合器 光纤耦合器（coupler）又称分歧器（splitter），是将光讯号从一条光纤中分至多条光纤中的 元件，属於光被动元件领域，在电信网路、有线电视网路、用户回路系统、区域网路中都会 应用到，与光纤连接器分列被动元件中使用最大项的（根据electronicat资料，两者市场金 额在2003年约达25亿美元）。光纤耦合器可分标准耦合器（双分支，单位1×2，亦即将光 讯号分成两个功率）、星状／树状耦合器、以及波长多工器（wdm，若波长属高密度分出， 即波长间距窄，则属於dwdm），制作方式则有烧结（fuse）、微光学式（microoptics）、 光波导式（waveguide）三种，而以烧结式方法生产占多数（约有90％）。烧结方式的

在光纤陀螺中,耦合器的性能变化对陀螺的稳定性有很大的影响,对光纤耦合器性能的分析研究对光纤陀螺的进一步发展具有重大意义。本文对耦合器分光比、损耗及偏振串音特性进行了理论分析与实验研究。基于labview和matlab工具的发展和应用,结合两者的优点和实验室的设计需求,设计出了一个便捷、直观、实用性强的耦合器性能分析平台,通过该平台选取出了性能比较好的实验室自制耦合器,便于实际光纤传感系统中不同性能要求的耦合器的选取。