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Abstract
Institute of Advanced Photonics Technology, School of Information Engineering, and Guangdong Provincial Key Laboratory of Information Photonics Technology, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China
We proposed and experimentally demonstrated an all-fiber sensor for measuring bend with high sensitivity based on a ring core fiber (RCF) modal interferometer. The sensor was fabricated by splicing a segment of RCF between two pieces of multimode fiber (MMF) and single-mode fiber (SMF) at the ends of the MMF as lead-in and lead-out. Due to the first segment of the MMF, the transmitted light is coupled into the ring core, silica center, and cladding of the RCF, exciting multiple modes in the RCF. By the modal interferences in the structure, bending sensing can be realized by interrogating the intensity of the interference dip. Experimental results show a high bending sensitivity of in the range of to . In addition, the advantages of the bend sensor, such as small size, low temperature sensitivity, and simple fabrication process, can be used for curvature measurement in building health monitoring.
optical fiber sensor curvature temperature ring core fiber Chinese Optics Letters
2023, 21(5): 051201
上海大学通信与信息工程学院特种光纤与光接入网重点实验室，上海 200444
提出了一种基于环形芯结构的掺铒涡旋光纤。针对该涡旋光纤的放大性能，分析了其高折射率环和掺杂区域宽度对增益性能的影响。仿真结果表明，该光纤可支持1~2阶涡旋光模式，且C波段内的模式增益均高于35.4 dB。通过搭建实验装置对环形芯掺铒涡旋光纤的放大性能进行了测试。实验结果表明，在1530 nm波长处涡旋光的模式增益最大值高达32.6 dB。此环形芯掺铒涡旋光纤可广泛应用在长距离、大容量的空分复用光纤通信等领域中。
光纤光学 掺铒光纤 环形芯光纤 涡旋光模式 增益 中国激光
2023, 50(10): 1006003
1 北京交通大学全光网络与现代通信网教育部重点实验室，北京 100044
2 光纤光缆制备技术国家重点实验室，湖北 武汉 430073
3 长飞光纤光缆股份有限公司，湖北 武汉 430073
4 湖北光谷实验室，湖北 武汉 430073
提出了一种无需预训练的卷积神经网络（CNN）模式分解（MD）算法，该算法利用具有不同感受野的分支结构提升神经网络的学习能力，用于对环芯少模光纤（FM-RCF）复杂耦合进行高精度表征。在仿真测试中，所提方法的模态相对相位和模态权重误差分别减小为传统CNN-MD的1/8与1/5。实验中利用CCD采集RCF输出端实际光斑图像作为算法输入，对3个模式叠加状态下的光斑进行模态权重和相对相位分析，得到重建光斑与实际光斑之间的相似度高于90%。所提算法不易陷入局部最优且无需迭代，处理时间为ms量级，可为RCF的模式表征及性能预测提供理论与技术支持。
光通信 少模光纤 模式分解 深度学习 环芯光纤
1 北京交通大学全光网络与现代通信网教育部重点实验室，北京 100044
2 北京交通大学光波技术研究所，北京 100044
3 长飞光纤光缆股份有限公司光纤光缆制备技术国家重点实验室，湖北 武汉 430073
中心折射率凹陷型少模掺铒光纤（FM-EDF）可以改变传输模式的数量和截止顺序，在模场调控和增益均衡方面具有良好的性能。利用等效折射率理论描述光纤模式截止特性，研究了由传统阶跃折射率光纤向环芯光纤转变过程中的模式变化。结果表明，当中心凹陷大于0.012时，光纤仅支持LPn1模式传输，且使得LP01模场能量向远离中心区域方向偏移。此外，当光纤用于信号放大领域中，且折射率凹陷数值大小与掺杂区域半径之间符合相应的线性关系时，模式增益差可保持在2 dB以下。采用自制的中心凹陷型FM-EDF对LPn1模式的增益特性进行了实验测试。实验结果表明，各信号模式增益均大于18 dB，模式增益差为1.3 dB。
光通信 光纤通信 少模掺铒光纤 中心凹陷 模式增益均衡 环芯光纤 光学学报
2022, 42(21): 2106002
1 北京交通大学全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
2 北京交通大学光波技术研究所, 北京 100044
少模掺铒光纤放大器(FM-EDFA)是长距离模分复用(MDM)光纤通信系统中必不可少的中继器件,其模间增益差(DMG)直接影响系统的通信质量。为实现FM-EDFA中不同模式的增益均衡,在包层泵浦条件下,提出了一种支持4模式组的铒离子分层掺杂环芯光纤,且无需考虑泵浦模式。对环芯光纤进行了设计,通过控制纤芯中心凹陷和外部凹槽折射率引起的模式分布变化,结合合理设计的铒离子掺杂半径及浓度来减小DMG。结果表明,当铒离子在环芯内分双层掺杂时,最大 DMG从0.8 dB(单层均匀掺杂)降低至0.44 dB(环芯双层)。在全C波段(1530~1565 nm)中,4模式组增益超过22 dB,最大DMG低于0.45 dB,噪声系数小于5.3 dB。包层泵浦结构有利于实现FM-EDFA的全光纤连接,易于与MDM通信系统集成,并发挥掺铒光纤放大器的全光补偿优势。
光通信 光纤通信 少模掺铒光纤放大器 环芯光纤 增益均衡 包层泵浦
上海大学 特种光纤与光接入网重点实验室, 上海 200444
为了解决光纤传输的信号衰减和容量限制的问题, 利用改进的化学气相沉积(MCVD)法制备了硫化铅(PbS)掺杂环形芯光纤, 并且搭建反向泵浦光放大实验装置实现了在C波段的宽带放大, 为后续利用PbS掺杂光纤实现少模光纤放大器提供了可能性。实验结果表明: 随着泵浦功率的增加, 样品光纤在C波段的开关增益增大; 而随着信号功率的增大, 开关增益减小; 当泵浦功率为750 mW、信号光功率为0.003 nW时, 样品光纤在C波段的开关增益为8 dB左右。
光纤放大器 硫化铅掺杂 环形芯光纤 开关增益 optical fiber amplifier PbS doped ring core fiber on-off gain
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Abstract
Key Laboratory of Specialty Fiber Optics and Optical Access Networks, Joint International Research Laboratory of Specialty Fiber Optics and Advanced Communication, Shanghai Institute for Advanced Communication and Data Science, Shanghai University, Shanghai 200444, China
We have demonstrated the highly efficient excitation of the linearly polarized mode (LP01) in ring-core fibers (RCFs) by tapering the spliced point between the RCF and the standard single-mode fiber (SMF) to optimize all-fiber orbital angular momentum (OAM) generation. The tapering technique has been investigated theoretically and experimentally. Before tapering, only 50% of light can be coupled from SMFs to RCFs. The modal interference spectrum with an extinction ratio (ER) of ～9 dB is observed, showing that higher-order modes are excited in RCF. By tapering the spliced point, 90% of light is coupled, and the ER is minimized to be ～2 dB, indicating that the higher-order modes are effectively suppressed by tapering. Such tapered spliced points of RCF–SMF are further applied for all-fiber OAM generation. The efficiencies of OAM+1 and OAM?1 generation are found to be enhanced by approximately 11.66% and 12.41%, respectively, showing that the tapered spliced point of the RCF–SMF is a feasible way to optimize OAM generation.
ring-core fiber single-mode fiber all-fiber orbital angular momentum generation tapering technology Chinese Optics Letters
2020, 18(2): 020602
