锥形光纤的调制特性研究

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1、光学仪器第)4卷第,期)_i5)4.3_5,)##*年$月%a2tj6lt3&2’m(h32&6krkd.)##*文章编号!"##$%$&’#()##*+#,%##,*%#$锥形光纤的调制特性研究-何光普.肖志刚(乐山师范学院物理与电子信息科学系.四川乐山&",##,+摘要!将通信光纤的末端拉制成锥形能实现光纤之间的耦合.在锥形光纤耦合系统中.载波(被信号所调制的光波/光脉冲+在经过锥形光纤耦合后(连接与分束+其脉冲变化特性对锥形光纤通讯系统是十分重要的0在实验上检测了锥形光纤中光脉冲的调制特性.并从理论上引入脉冲归一

2、化振幅.讨论色散和非线性效应对脉冲的影响.得出光脉冲在经过锥形光纤耦合传输后其形状保持不变的结论0关键词!锥形光纤1光纤传输1光纤耦合1光调制中图分类号!234)45""文献标识码!6789:;<=><:9?@8A:BC

3、[XgZ[XZfZ^qXr_\b_krb]Xie^rZ^gYkiie^rbXX^g_‘Z_YefZi‘eqX[Z^g‘eqX[f_kYie^rfZ^qX[XZiesXg5t^ZYX[Xg‘eqX[dcdX].bX]_gkiZXgY[_YX[eXd_‘_YefZiYkidXZ[Xe]Y_[Z^\_bXdcdX]_‘e^‘_[]Ze_^Xfb^_i_rc5t^bedYZYX[.bX]_gkiZXgY[_YX[eXd_‘_YefZiYkidXZ[XXdXge^_k[XuYX[e]X

4、^d.bXgedYX[de_^Z^gbXX‘‘Xfd_‘^_^%ie^XZ[_^YkidXbZnXqXX^gedfkddXgqce^[_gkfe^r^_[]ZiesZe_^Z]YiekgX_‘YkidX52bXf_^fikde_^fZ^qXg[ZvbZ\bXdbZYX_‘bXYkidXZ‘X[ZYX[Xg‘eqX[f_kYie^rveiiqXf_^dZ^5wA;x

5、kiZXgy引言光信号在光纤中是以一定的模式传输的.模式的多少取决于光纤系统的结构参量光纤结构参数z.))"})z{()

6、L}~+!(M"/M)+.其中L为纤芯直径.~为真空中的光波长.M"和M)分别为纤芯和包层的折射率0对一给定的光纤系统.光能量被限制在其芯中.当人为地将芯径减小时.则由于电磁场边界条件的改变.会在边界处导致模式间相互耦合(低阶模向高阶模扩散+.从而实现光功率的重新分配0在光纤输出端将其拉制成锥.则在锥形部分由于其芯径减小.在其中传播的携带一定能量的导模将在边界处产生模式耦合.以高阶模的形式将光功率向

7、周围辐射(在实验中能清楚地看到锥形部分有一均匀明亮的光环+0这时在传输光纤的锥形部分(发光区+放入一根或多根锥形光纤.则光纤之间会相互耦合.从而使光信号从传输光纤进入到另一根(多根+光纤.从而实现光纤的连接与分束""#0这里所研究的调制特性是指载波(被信号所调制的光波/光脉冲+在经过锥形光纤耦合后(连接与分-收稿日期!)##&%""%"*基金项目!国家自然科学基金资助项目(&4$**#",+作者简介!何光普("4$4%+.男.四川眉山人.副教授.主要从事光学应用*信号分析与处理方面的研究0>?8>光学仪器第$0卷束!其脉

8、冲变化特性"不言而喻"此特性对锥形光纤通讯系统至关重要#$%&’锥形光纤的制作锥形光纤是采用熔融拉锥法(简称熔拉法!制作的&现自行设计了一套结构简单"使用方便的热拉伸装置&采用低功率自带聚焦透镜的)*激光器作为加热源"+,程序控制步进马达拉伸熔融光纤"实验装置$如图-所示&实验时要先找到)*激光器焦点的位置"把光纤固定在距焦点-./"即距输出端0./带螺纹$的夹具上"这个位置的温度较适合光纤熔融1若光纤放置在焦点处"则温度太高"光纤一下子就会被熔断&然后"打开激光器加热光纤"等待-2$3使光纤充分熔融"启动4)机上的马达

9、控制程序"则步进马达带动夹具的一端拉伸光纤直至断开"形成锥形光纤&图-实验装置图光纤是由纤芯5包层和保护套三部分组成的"利用这种方法制作的光纤的锥形端"包层和纤芯的直径沿光纤轴向逐渐变细"一般可以认为在整个锥形区中"包层和纤芯直径之比保持不变&熔拉法操作简便"容易控制"可重复性好"光纤成锥后表面光滑"是一种比较理想的