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熔锥型光纤耦合器折射率传感特性研究

激光与红外 2017年第4期47卷 479-484页

作者：许爱雪李燕谢飞李国玉杨康刘明生河北工业大学电子信息工程学院天津300401 邯郸学院光电子器件与系统重点实验室河北邯郸056005 石家庄铁路职业技术学院河北石家庄050041

构建了熔锥型光纤耦合器微米量级下的波导结构模型。利用光束传播法对光功率在熔锥型光纤耦合器模型中的分布变化进行了数值模拟,分析得到了在不同折射率环境下耦合器输出光谱响应图的变化规律。依据微米量级光纤倏逝场耦合模理论,搭建... 详细信息

构建了熔锥型光纤耦合器微米量级下的波导结构模型。利用光束传播法对光功率在熔锥型光纤耦合器模型中的分布变化进行了数值模拟,分析得到了在不同折射率环境下耦合器输出光谱响应图的变化规律。依据微米量级光纤倏逝场耦合模理论,搭建基于熔锥型光纤耦合器结构模型的传感实验系统,研究了其透射光谱与外界蔗糖溶液折射率的变化关系。理论模拟和实验结果表明,当外界环境溶液折射率在1.3330~1.4000范围内变化时,传感结构透射光谱的漂移与折射率变化呈现良好的线性关系,响应灵敏度能够达到2272.7569 nm/RIU。该折射率传感结构测量范围宽,响应速度快,结构紧凑,传感光路搭建操作简单。

关键词：微米量级光纤光纤传感器熔锥型光纤耦合器折射率数值模拟

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熔锥型光纤耦合器的扭转响应

光子学报 2004年第5期33卷 540-543页

作者：林小莉李平王强马宝民山东大学信息科学与工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072

对熔锥型光纤耦合器进行了扭转响应研究通过放置在耦合器一端的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 ;同时耦合器的附加损耗和工作波长不受扭转作... 详细信息

对熔锥型光纤耦合器进行了扭转响应研究通过放置在耦合器一端的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 ;同时耦合器的附加损耗和工作波长不受扭转作用影响 ,并且这种扭转操作具有可重复性通过扭转操作能够对生产出来偏离预定耦合比的耦合器进行调整 ,使之符合产品要求。

关键词：光通信器件熔锥型光纤耦合器耦合比扭转

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熔锥型光纤耦合器的特性分析与优化

熔锥型光纤耦合器的特性分析与优化

作者：刘伟昆明理工大学

学位级别：硕士

随着光纤通信的快速发展,对各种光器件的要求越来越高,光纤耦合器作为在光纤通信中使用最多的光无源器件,对光纤通信质量起到了至关重要的作用。光纤耦合器种类繁多,工艺多样,其中熔锥型光纤耦合器凭借着优良的性能成为现在使用最多的... 详细信息

随着光纤通信的快速发展,对各种光器件的要求越来越高,光纤耦合器作为在光纤通信中使用最多的光无源器件,对光纤通信质量起到了至关重要的作用。光纤耦合器种类繁多,工艺多样,其中熔锥型光纤耦合器凭借着优良的性能成为现在使用最多的光纤耦合器。耦合模理论是分析光纤耦合器的最主要理论,为光纤耦合器的发展奠定了理论基础。随着计算机技术的发展,各种数值仿真应用到光纤耦合器的研究中。目前,对熔锥型光纤耦合器研究最多的就是有限单元法和光束传播法。有限单元法在分析模场模式上有着巨大的优势,被用来模拟耦合器特性。光束传播法相对有限元法要计算简单,在模拟耦合器耦合情况上有着突出的表现。本文首先基于有限元仿真软件COMSOL对光纤耦合器进行仿真,根据其模场特性,分析耦合情况。接着,利用光束传播法仿真软件Rsoft对熔锥型光纤耦合器进行仿真。通过改变耦合器的参数展开了实验,研究了熔融度对熔锥型光纤耦合器的分光比特性的影响,同时研究了熔锥型光纤耦合器的附加损耗与耦合长度等之间的关系。通过仿真实验发现,光纤耦合器的分光比特性和熔融度成周期性关系,附加损耗和耦合长度相关,并提出了拉锥区熔融区长度比来分析附加损耗。在此研究基础上提出了熔锥型光纤耦合器的优化模型。

关键词：熔锥型光纤耦合器有限元法光束传播法耦合模理论熔融度分光比

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熔锥型单模光纤耦合器的传感特性研究

熔锥型单模光纤耦合器的传感特性研究

作者：刘新宇暨南大学

学位级别：硕士

利用熔融拉锥技术制作的单模光纤耦合器，是光纤通信、光纤传感、光纤检测系统中重要的光无源器件，但其用作光纤传感元件方面的报道尚不多。本文通过理论分析及实验验证研究了纤锥对外界环境温度、输入光波长、外部液体介质折射率等物... 详细信息

利用熔融拉锥技术制作的单模光纤耦合器，是光纤通信、光纤传感、光纤检测系统中重要的光无源器件，但其用作光纤传感元件方面的报道尚不多。本文通过理论分析及实验验证研究了纤锥对外界环境温度、输入光波长、外部液体介质折射率等物理量的响应特性，这些特性待定标后可用于对相应物理量进行传感。论文内容主要包括： A．介绍了熔锥型单模光纤耦合器的耦合机理，为研究纤锥传感特性提供理论基础。 B．研制工作波长为1550nm的3dB(即分光比为50％)耦合器，并对其参数进行检测。 C．研究了纤锥对温度的传感特性。通过分析得到理论关系式和理论曲线;对纤锥进行温度增敏封装，建立实验系统对理论分析进行验证，实验证实在一定温度范围内，纤锥的分光比随外界温度呈近似地线性变化，而附加损耗随外界温度呈较严格的线性变化。 D．从理论上分析了纤锥分光比对输入光波长的响应特性，指出在一定波长范围内两者呈线性变化关系，并在实验中得到验证。 E．从理论上分析了纤锥对外部液体折射率的响应特性，得到纤锥的分光比对外部液体介质折射率的响应呈单调性，利用酒精、丙酮、纯净水三种不同溶液及不同浓度的酒精验证了纤锥的这种特性。 F．建立实验系统发现纤锥的分光比对输入线偏振光的偏振方向敏感这一实验现象。

关键词：熔锥型光纤耦合器熔融拉锥技术分光比附加损耗温度传感波长传感折射率偏振光

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光纤耦合器上写入光栅制作滤波器的实验研究

中国激光 2004年第12期31卷 1491-1494页

作者：罗爱平 Emmanuel Matin Jean-Pierre Meunier 瞿荣辉方祖捷中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学实验室 Laboratoire TSI UMR CNRS 5516 Bat F 10 Rue Barrouin42000 Saint-Etienne Cedex 2France

全光纤波长选择滤波器是光纤通信系统中的重要器件,其中将光栅写在光纤耦合器的耦合区上构成的波长选择滤波器结构紧凑、插入损耗小、费用低。报道了采用波长为244nm的紫外光在由康宁SMF-28光纤熔融拉锥制作的2×23dB耦合器上写入光栅... 详细信息

全光纤波长选择滤波器是光纤通信系统中的重要器件,其中将光栅写在光纤耦合器的耦合区上构成的波长选择滤波器结构紧凑、插入损耗小、费用低。报道了采用波长为244nm的紫外光在由康宁SMF-28光纤熔融拉锥制作的2×23dB耦合器上写入光栅的实验,在耦合器熔锥区的适当位置写入一定长度的布拉格光栅,可以实现全光纤多端口波长选择滤波器。实验中获得了最大反射率约为20dB,线宽大于1nm的滤波器,并采用超模理论对实验结果进行了定性分析。要获得高的下载效率,必须仔细控制写入光栅的位置和平移台的移动速度。

关键词：光纤光学熔锥型光纤耦合器布拉格光栅滤波器超模

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熔融拉锥光纤耦合器特性的研究

熔融拉锥光纤耦合器特性的研究

作者：苗培培江南大学

学位级别：硕士

随着光纤通信技术的快速发展,光纤器件在光通信领域的应用越来越广泛,其中熔锥型光纤耦合器已经成为应用最广泛的光纤无源器件。就其各项特性指标而言熔锥型光纤耦合器也是最具代表性的一类器件。为满足不断发展的光纤通信行业的需求,... 详细信息

随着光纤通信技术的快速发展,光纤器件在光通信领域的应用越来越广泛,其中熔锥型光纤耦合器已经成为应用最广泛的光纤无源器件。就其各项特性指标而言熔锥型光纤耦合器也是最具代表性的一类器件。为满足不断发展的光纤通信行业的需求,光纤耦合器正在朝多功能,高性能的方向发展。因此,对各类光纤耦合器的性能的探究是十分必要的,通过对光纤耦合器件特性的分析,总结出不同类型的光纤耦合器的性能特点,可以进一步优化器件的性能,为设计更多类型的耦合器产品打下基础。首先本文对单根光纤的结构及光在光纤中的传输特性,光纤耦合器的常用的加工制作方法,熔锥型光纤耦合器的类型及其常用的理论分析方法做了全面的概述。介绍了光纤的结构特点及光束在光纤中的传输原理。并对光纤耦合器的制作方法,包括腐蚀法、抛磨法及熔融拉锥法做了介绍。其中熔融拉锥法因其成本低,操作简单,易于控制,制作的耦合器性能优异等优势,得到国内外广大厂商的青睐,此种加工方法应用最为广泛,文中对熔融拉锥系统做了较为详细的描述。对通过熔锥法制作的对称型及非对称型耦合器做了简单介绍。并讲述了研究光纤耦合器的几种方法,包括耦合模理论,有限元法和光束传播法。其中光束传播法由于其计算准确,占用空间小,计算时间少等优点而应用与波导中光传输的分析。本文就是利用此种方法对耦合器的特性做出探究。然后,文中利用耦合模理论对普通光纤耦合器的分光比进行了分析,说明了耦合模理论的复杂性。基于熔融拉锥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,结合熔融拉锥过程中两光纤间熔融度变化特点,构建了光纤耦合器在拉制过程中波导结构的变化模型。并首次利用光束传播法原理对普通光纤耦合器拉锥过程进行数值模拟,得到了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,并得到了耦合器在拉伸过程中的损耗曲线。分析可得拉伸长度的增加和熔融度增大,都会使光纤之间的耦合效应越显著。并通过实验方法制作光纤耦合器并实时监测耦合器制作过程中分光比变化特性,实验得出的曲线结果同仿真结果高度一致,验证了理论仿真的正确性,并且还表明不同的拉制条件会影响光纤间熔融度的大小,氢气流量大,拉伸速度小,光纤熔融度就大。通过对不同拉伸长度的耦合器模拟计算得到的光场分布,可看出拉伸长度不大时,锥形区的耦合可以忽略;随着拉伸长度的增加,光纤变细,锥形区的耦合效应变得越来越明显;同时光场也逐渐由纤芯向外发散,由此会产生附加损耗。最后,介绍了非对称熔锥型光纤耦合器可以展宽带宽的原理。依据宽带耦合器的结构特点建立熔锥型宽带耦合器即非对称光纤耦合器模型。并利用光束传播法对此分别对不同直径比,熔融度的模型进行仿真计算,得出了非对称光纤耦合器随拉伸长度的分光比变化曲线及损耗曲线,并计算得出带宽曲线。结果显示,与对称型光纤耦合器分光比特性不同的是两光纤间能量产生了不完全转换,且两光纤间直径偏差大小会影响分光比特性,通过对其带宽特性的仿真发现非对称结构可以增加其带宽。熔融度变化大的耦合器其损耗会多一些。因此直径比及熔融度大小会影响此类耦合器的带宽特性。通过对这些特性的分析发现在制作宽带耦合器是要注重光纤的预拉伸长度及火焰大小,拉伸速度的设定,及对光纤预拉伸长度的控制。这些不仅会影响光纤耦合器的带宽,也会使其损耗增多。本文中将实验与仿真相结合,找出影响耦合器性能的制作工艺参数,这对耦合器的实际加工制作具有指导意义。

关键词：熔锥型光纤耦合器光束传播法分光比损耗带宽

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耦合型光纤应变传感器监测钢筋混凝土梁实验

传感技术学报 2005年第3期18卷 593-595页

作者：刘丽娜刘铁根李欣王云新天津大学精仪学院光电信息技术科学教育部重点实验室天津300072 天津市建筑研究所天津300193

对已达到要求耦合比的熔锥型单模光纤耦合器,继续用低温火焰烧灼耦合区制成了用于测量建筑物应变的耦合型光纤应变传感器,并用环氧树脂将其粘贴在实际的钢筋混凝土梁上与传统电阻应变片同时进行应变测试,试验结果表明,这种传感器实际测... 详细信息

对已达到要求耦合比的熔锥型单模光纤耦合器,继续用低温火焰烧灼耦合区制成了用于测量建筑物应变的耦合型光纤应变传感器,并用环氧树脂将其粘贴在实际的钢筋混凝土梁上与传统电阻应变片同时进行应变测试,试验结果表明,这种传感器实际测量钢筋混凝土的拉、压应变与电测值的差别,当应变超过80με时都在10%以内,可以在工程实际中使用。

关键词：熔锥型光纤耦合器应变耦合比

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基于单模光纤纤锥耦合的温度传感特性研究

黑龙江大学自然科学学报 2018年第5期35卷 613-616页

作者：余有龙刘新宇陈雪峰曹雪于秀娟张金涛合肥工业大学仪器科学与光电工程学院合肥230009 黑龙江大学光纤技术研究所哈尔滨150080 河南大学物理与电子学院开封475004

分析了环境温度对单模光纤耦合器纤锥、环境介质的折射率、耦合区域尺寸的影响,进而引起纤锥分光比和附加损耗的变化,并给出两者变化的理论曲线和实验结果。结果表明在一定温度范围内分光比和附加损耗对温度呈线性变化关系,增敏处理有... 详细信息

分析了环境温度对单模光纤耦合器纤锥、环境介质的折射率、耦合区域尺寸的影响,进而引起纤锥分光比和附加损耗的变化,并给出两者变化的理论曲线和实验结果。结果表明在一定温度范围内分光比和附加损耗对温度呈线性变化关系,增敏处理有利于拓宽纤锥分光比对温度线性响应的范围,提高灵敏度。

关键词：熔锥型光纤耦合器分光比附加损耗温度传感