中天科技精密材料有限公司, 江苏 南通 226009
为了解决光通信领域中光纤产品在研发-生产阶段存在试验周期长、研发成本高和产品品质不稳定等问题, 基于六西格玛质量管理方法, 建立发明问题解决理论(TRIZ)-实验设计(DOE)-过程能力Cpk模型应用于抗弯曲光纤G.657.B3的研制, 通过这一模型有利于开展高效的试验设计与试验成本控制, 确定了G.657.B3光纤折射率剖面参数的最佳组合, 并应用于批量化生产。实验结果表明: 在1550 nm、1625 nm波长处, 弯曲半径为5 mm且绕1圈时, 光纤的宏弯典型损耗均值分别是0.063 dB、0.165 dB, 光纤的宏弯性能优良。
光纤 六西格玛方法 弯曲损耗 折射率剖面 optical fiber G.657.B3 G.657.B3 six Sigma method bending loss refractive index profile
中天科技精密材料有限公司, 江苏 南通 226009
针对光纤损耗与非线性效应会导致光纤弯曲性能劣化的问题, 设计了具有沟渠层、过渡层和适宜包芯比的折射率剖面结构G.654.E光纤, 研究了G.654.E光纤的波导结构对衰减、光学性能的影响。试验结果表明: 在1550 nm和1625 nm波长处, 光纤的衰减典型值分别是0.162 dB/km、0.178 dB/km; 弯曲半径为10 mm、绕1圈时的宏弯损耗分别低于0.04 dB、0.06 dB; 弯曲半径为30 mm、绕100圈时的宏弯损耗典型值分别是0.008 dB、0.015 dB; 光纤在1550 nm波长处的有效面积典型值可达130 μm2。
折射率剖面 衰减 有效面积 弯曲损耗 掺氟 refractive index profile, attenuation, effective a
基于中国地区11个IGS观测站的对流层天顶延迟和气象环境等实测数据，分析了国内外常用的三种对流层折射率剖面模型的预测精度，重点研究了三种模型在高海拔地区的适用性和随季节变化的适用性。结果表明：在高海拔地区，指数模型和分段模型精度较高，Hopfield模型在除高海拔外的地区，表现出更大的优势；总体来看，分段模型和Hopfield模型的精度在春、冬季较高，夏、秋季较差，指数模型精度与季节关系不大。该结论对于对流层折射误差修正模型的应用研究具有重要参考价值。
大气光学 折射率剖面模型 天顶延迟 射线描迹法 折射误差修正 高海拔地区 激光与光电子学进展
2022, 59(7): 0701001
中天科技精密材料有限公司，江苏 南通 226009
为了研究G.657.B3光纤的折射率剖面结构对光学性能的影响，通过设计凹陷沟槽结构的折射率剖面和相应剖面参数(ba值、c、Δnc-和Δn+)，并以适宜的气相轴向沉积(VAD)法工艺、熔融技术以及拉丝条件改善光纤的弯曲损耗，满足光纤传输所需的截止波长、模场直径和低水峰的要求。将工艺优化后所制备的光纤预制棒进行拉丝与测试，结果表明：光纤在1383 nm波长处水峰值降低至0.278 dB/km；在1550 nm、1625 nm波长处，弯曲半径为5 mm绕1圈时的宏弯典型值分别是0.081 dB、0.188 dB，完全满足ITU-T G.657.B3的指标需求。
气相轴向沉积法 光纤 折射率剖面 弯曲损耗 截止波长 羟基(OH-) 高斯分布 vapor phase axial deposition process optical fiber refractive index profile bending loss cut-off wavelength hydroxyl group(OH-) Gaussian distribution
中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所, 西安 710065
为实现铌酸锂退火质子交换(APE)波导折射率分布的准确计算, 选择含苯甲酸锂的苯甲酸缓冲液作为质子交换质子源, 高温退火制作了波导样本。针对该工艺过程建立退火质子交换波导模型, 包括非线性扩散模块和光学数值仿真模块, 分别计算APE波导折射率及其模式有效折射率。以测得的样本波导模式有效折射率和计算的有效折射率差的均方根构建评价函数(FOM), 结合遗传算法提取该工艺条件下质子扩散参数, 实现了不同交换深度和退火时间波导折射率分布及其光学特性的一体化计算。实验表明: FOM小于0.001, 计算折射率分布同IWKB方法测得结果吻合较好, 最大偏差约0.002。
集成光学 退火质子交换 铌酸锂波导 折射率分布 integrated optics annealed proton exchange lithium niobate waveguide refractive index profile
华中科技大学下一代互联网接入系统国家工程实验室, 湖北 武汉 430074
基于少模光纤(FMF)的模分复用（MDM）传输系统，模式差分群时延（MDGD）是影响系统设计的关键因素之一。考虑实际光纤制备工艺，数值分析了阶跃折射率(SI)光纤、渐变折射率(GI)光纤、带有外下陷包层的阶跃型光纤和带有外下陷包层的渐变型光纤中不同的MDGD特性。在支持四个导模条件下，优化设计得到两种不同折射率剖面分布的四模光纤，分别具有较大的MDGD(LP11，LP12，LP02与LP01的MDGD分别是4.65,10.02,11.73 ps/m)和较小的MDGD(LP11，LP12，LP02与LP01的MDGD分别是-0.049, -0.258, -0.168 ps/m)。制备了阶跃折射率分布的少模光纤，其实测基模的损耗为0.23 dB/km(1550 nm)和0.37 dB/km(1310 nm)测量及分析结果证明其能够支持MDM应用。
光纤光学 模分复用 少模光纤 折射率剖面 模式差分群时延
1 中国电子科技集团公司第二十三研究所光纤传感器研发中心， 上海 200437
2 厦门大学信息科学与技术学院, 福建 厦门 361005
研究和分析了光纤芯区径向折射率分布对大芯径光纤基模的功率传输特性(主要包括最大功率密度和等效模面积这两个参数)的影响。采用一种可适用于多种光纤实际折射率分布的独特数学表达式，研究了折射率分布形状变化时大芯径光纤基模在横截面内功率密度分布与等效模面积的变化，并将结果与阶跃型折射率光纤进行对比。计算结果表明，在传输功率相同、光纤基模与高阶模等效折射率差大于10-4的前提下，折射率在芯区中心有一定凹陷的分布可以有效降低横截面内基模功率密度的最大值，增大基模的等效模面积。这一研究为设计和制作可以传输更大功率的大芯径的无源和有源单模光纤提供了理论基础。
光纤光学 大芯径光纤 折射率分布 功率密度 光纤激光器 光纤放大器 激光与光电子学进展
2013, 50(3): 030601
1 山东大学信息科学与工程学院， 山东 济南 250100
2 山东大学物理学院， 山东 济南 250100
用能量为2.0 MeV剂量为2×1016 ion/cm2 He+离子室温下注入到z切的氧化锌晶体中形成光波导。退火前后用棱镜耦合法在633 nm激光波长下测量波导的暗模特性，发现在空气中经过适当退火后暗模消失,说明晶格损伤减少，进一步的退火处理有可能使晶格损伤完全恢复。用TRIM ′2003程序模拟了2.0 MeV He+离子注入到氧化锌晶体的过程，得到氧化锌损伤分布与穿透深度的关系曲线，并利用反射计算法重构了离子注入波导的折射率分布, 发现在波导区折射率增加，在离子射程的末端有一个折射率降低的光学位垒,结果还显示折射率分布曲线与损伤分布曲线非常相似，这充分说明核碰撞所造成的晶格损伤是形成光波导的主要原因。
导波光学 光波导 折射率分布 离子注入 氧化锌
清华大学精仪系光子与电子技术研究中心,摩擦学国家重点实验室, 北京 100084
从无源光纤的模场理论和有源光纤的速率方程理论出发,给出了任意折射率分布和掺杂分布光纤的有效模面积和基模提取效率的计算方法,并且通过数值计算对几种典型折射率分布和掺杂分布的光纤性能进行了分析和比较,说明复合折射率光纤与其他传统光纤相比,在百微米量级的大模面积光纤中更具有实用性。
激光器 光纤激光器 大模面积光纤 折射率分布 掺杂分布
