光学 精密工程
2023, 31(24): 3540
中国电子科技集团公司 第四十一研究所, 安徽 蚌埠 233010
为了满足光纤通信市场对各类光纤熔接机产品的需求, 从产品模块化的角度设计了光纤熔接机基础平台。结合系统框图给出了基础平台的总体设计方案, 并对基础平台的主要组成进行了详细的介绍, 然后描述了验证测试方案以及测试结果。试验结果表明: 该方案合理可行, 满足各类光纤熔接机产品快速响应市场的需求。
光纤熔接机 基础平台 剪断法 接续损耗 optical fiber fusion splicer basic platform cutting method splice loss
桂林电子科技大学 机电工程学院，广西 桂林 541004
建立了弯曲光纤的二维轴对称有限元分析模型，对初始光纤弯曲性能进行了有限元分析，分别计算其弯曲损耗，有效模场面积和连接损耗；选取芯层到下陷层距离b，下陷层宽度c，下陷层深度Δt，空气孔孔径r为设计变量，以弯曲损耗和连接损耗最小为目标，利用正交试验和灰度关联分析相结合的方法对光纤弯曲性能进行了多因素多目标优化设计。研究结果表明：优化后光纤弯曲损耗从0.127 8 dB/m减小到1.749 8×10-4 dB/m；有效模场面积从94.741 μm2减小到82.37 μm2；连接损耗由0.174 3 dB减小到5.805×10-4 dB。与标准单模光纤对比发现，新型光纤在弯曲半径为3 mm的情况下，有效模场面积从209.21 μm2减小到82.3 μm2，连接损耗从7.535 8 dB减小到5.805×10-4 dB，大大地降低了光纤的连接损耗。新型光纤在小半径弯曲情况下，也能保证系统的传输质量。
光纤光学 光纤弯曲性能 灰度关联分析法 弯曲损耗 连接损耗 optical fiber optics fiber bending performance gray relational analysis method bending loss splice loss 红外与激光工程
2019, 48(9): 0918006
光子晶体光纤因具有设计自由、导光机制新颖等优势而被人们广泛关注。相比于带隙型光子晶体光纤和Kagome光纤,空芯反谐振光纤(HC-ARF)由于具有结构简单、单模导光、传输谱宽且损耗低的特点,在紫外/中红外光传输、高功率激光产生、非线性光学及传感等领域都具有很好的应用。但是HC-ARF要真正得到广泛应用,其与普通单模光纤的熔接必须简便且损耗低,然而,HC-ARF包层特殊的毛细管孔结构在熔接过程中容易坍塌,且其模场直径不同于普通单模光纤,故直接熔接时损耗很大。为此,引入一段纤芯直径为20 μm的实芯大模场光纤作为模场过渡,实现了HC-ARF和普通单模光纤之间的熔接,熔接损耗由直接熔接的3 dB降至0.844 dB。
光纤光学 光子晶体光纤 熔接损耗 过渡光纤 空芯反谐振光纤 模场匹配 光学学报
2018, 38(10): 1006002
国防科学技术大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
理论和实验研究了光子晶体光纤之间的熔接损耗。采用有限元法（FEM）结合完美匹配层（PML）,对包层为三角形栅格结构的2根相同的光子晶体光纤（PCF）之间的熔接损耗进行了理论计算分析。结果表明，当2根光纤的光轴对准时，固定其中一根光纤，绕光轴旋转另一根光纤会导致模场失配，从而产生旋转损耗。旋转损耗随旋转角度周期振荡，且与空气孔直径相比，孔间距对旋转损耗的影响较大。优化选择熔接机参数，避免空气孔塌缩和熔接点处产生气泡，实验测量了这2根相同光子晶体光纤之间熔接后的最大和最小光功率输出，得到其熔接损耗差与理论计算得到的最大旋转损耗一致。实验进一步降低了光子晶体光纤之间的熔接损耗。
光纤光学 光子晶体光纤 熔接损耗 旋转损耗 有限元 光纤熔接机 光学学报
2011, 31(s1): s100209
1 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
由于接续问题仍然是制约光子晶体光纤(PCF)广泛应用的主要因素之一，以两种自制PCF为例，对不同PCF之间的熔接进行了深入探讨与实验分析。基于一种高效的低损耗熔接方案，将理论计算与实验测量相结合，选取合理的熔接参量对光纤端面模场进行重塑，使两光纤端面模场匹配程度大大提高，从而实现了对称结构与非对称结构PCF之间、以及两种非对称结构PCF之间的低损耗、高强度的熔接。此外，着重分析了非对称结构PCF光纤端面旋转对熔接损耗的影响。结果表明，该影响在很大程度上取决于PCF的结构参量(孔距和孔径)。对给出的旋转非对称结构的PCF，其旋转对熔接损耗影响不大，无需保偏光纤熔接机即可实现高效低损耗接续。
光学设计 光子晶体光纤 电弧熔接 熔接损耗 端面旋转
1 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
提出了一种利用传统电弧熔接机实现光子晶体光纤(PCF)与单模光纤(SMF)低损耗熔接的新方案。方案结合实验测量与理论计算,首先通过改变熔接时间、熔接电流等参量,考察了不同熔接功率对PCF端面气孔结构的影响。由此计算了PCF端面模场分布的相应变化,并根据两光纤端面模场的重叠积分计算了相应的熔接损耗,从而确定出对应低熔接损耗的熔接功率区间。综合考虑熔接强度等要求,反向选取了合理的熔接参量范围,实现了PCF-SMF之间低损耗、高强度的熔接。提出的熔接方案使熔接过程中PCF包层气孔的收缩变化、该变化对两光纤接合匹配度的影响等问题清晰化,克服了以往PCF-SMF熔接中难以设定合理熔接参量的问题,有效地提高了熔接效率和熔接质量。
光子晶体光纤 电弧熔接 熔接参量 气孔结构 低熔接损耗
为了从理论上求解光子晶体光纤的接续损耗问题，采用全矢量模型，计算了全反射式光子晶体光纤、高非线性光子晶体光纤的模场半径，给出了模场半径随空气孔间距、空气孔半径以及掺杂比例的变化关系，并在此基础上分析计算了光子晶体光纤与普通单模光纤的接续损耗，得到了理论上零损耗时的光子晶体光纤的模场半径。结果表明，模场失配是高非线性光子晶体光纤与普通单模光纤以及与一般全反射式光子晶体光纤接续损耗的最主要因素，合理的设计有望实现模场匹配，将接续损耗降到最小程度。
光纤光学 光子晶体光纤 接续损耗 全矢量模型 模场半径 fiber optics photonic crystal fiber splice loss full vector model mode field radius
基于超格子构造法,采用全矢量模型计算了光子晶体光纤的模场半径,由此出发理论分析了光子晶体光纤与普通单模光纤之间接续损耗分别受横向偏移、轴向倾斜以及模场不匹配的影响,给出了光子晶体光纤在部分常用结构参量区域｛Λ, d/Λ｝内与SMF-28接续损耗的理论值,讨论了光子晶体光纤各结构参量与接续损耗之间的关系。并简要分析了不同结构光子晶体光纤之间的接续损耗。结果表明,接续损耗对横向偏移和轴向倾斜都非常敏感;孔距是决定接续损耗大小最主要的因素;与普通单模光纤接续,当光子晶体光纤的孔距比该单模光纤纤芯半径大一些时,接续损耗比较小;两种不同结构光子晶体光纤之间的接续损耗大小最主要取决于它们孔距的差异。
光子晶体光纤 接续损耗 全矢量模型 模场半径
