4芯光纤WDM器件技术研究 被引量：1

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作者 陈丽 肖清明 +1 位作者 王敏 蒋磊 《光通信研究》 北大核心 2024年第6期66-71,共6页

空分复用技术是提高光通信系统传输容量的有效方法之一,主要技术包括多芯光纤(MCF)、少模复用和轨道角动量复用等,其中MCF技术是空分复用技术中较成熟的一种。【目的】为解决光通信传输系统中容量受限的问题,文章设计和研制了一种新型的... 空分复用技术是提高光通信系统传输容量的有效方法之一,主要技术包括多芯光纤(MCF)、少模复用和轨道角动量复用等,其中MCF技术是空分复用技术中较成熟的一种。【目的】为解决光通信传输系统中容量受限的问题,文章设计和研制了一种新型的4芯光纤波分复用(WDM)器件。【方法】文章首先对WDM、空分复用、MCF和MCF耦合技术等进行分析,选取了以毛细管、透镜和腐蚀光纤方案制作的4芯扇入扇出器件为媒介,然后利用MCF和WDM技术相结合的方法,从4芯光纤的选取、4芯WDM调试原理和调试方法出发,最后利用4芯扇入扇出器件设计和研制了一种新型的4芯WDM原样,并利用4芯扇入扇出器件使用差值法对文章研制器件进行了指标测试。【结果】根据实验样品测试的结果显示,该4芯WDM原样1的各反射端和透射端的插入损耗能够控制在0.8 dB以内,反射端的各路隔离度>15 dB,透射端的各路隔离度≥40 dB。【结论】根据测试结果可得到以下结论:与传统单芯WDM方案相比,在同样器件体积下,新型4芯WDM原样可以实现4路通信,极大地提高了光通信容量,同时,填补了国内外对基于MCF技术的空分复用光器件研究的空缺,并且拓展了空分复用的应用范围,让MCF具有长距离传输的潜能。基于空分复用系统制作的WDM器件,在光纤通信系统中具有广泛的应用前景。 展开更多

关键词 空分复用 多芯光纤 波分复用技术 光纤耦合技术

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耦合芯光纤的光时域反射效应建模及分析

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作者 邢瑞 杨志群 +5 位作者 严晖 刘亚平 王序涛 王彦泽 张文斗 张林 《光通信研究》 北大核心 2024年第6期24-28,共5页

【目的】在现代通信领域,光纤因其超高的传输带宽和优良的光学特性,已成为光网络传输系统的重要传输媒介。耦合芯光纤是在一根光纤包层中集成了多个纤芯,以实现单纤数据传输能力的成倍提升。然而,纤芯数的增加也会引起附加信道损伤效应... 【目的】在现代通信领域,光纤因其超高的传输带宽和优良的光学特性,已成为光网络传输系统的重要传输媒介。耦合芯光纤是在一根光纤包层中集成了多个纤芯,以实现单纤数据传输能力的成倍提升。然而,纤芯数的增加也会引起附加信道损伤效应,反过来会影响光纤的传输性能和链路的通信质量。因此,研究耦合芯光纤信道效应的理论模型,尤其是厘清光时域反射过程和信道响应之间的关系,可为该类型光纤的实际链路铺设和应用提供重要参考。【方法】为了完善耦合芯光纤的光时域反射效应模型,文章首先从基本原理出发,概述了耦合芯光纤的正向传输理论和背向瑞利散射理论,详细推导了耦合模方程和瑞利散射功率的一般表达式,并给出了包括全局捕获因子在内的各个系数的定义和计算方法。在理论研究的基础上,文章还提出了一种耦合芯光纤中瑞利散射效应的建模方案,考虑到光纤端面反射对传输过程带来的影响,也给出了验证瑞利散射效应的技术路径。最后对模型仿真出的传输数据进行了处理,并参照设定参数进行了对比分析。【结果】文章构建了瑞利散射效应的仿真模型,计算了光时域反射后接收的散射功率曲线。仿真结果表明,接收的散射功率结果与设定参数大小吻合,误差在5%以内。【结论】较高的结果精度表明,文章所提模型能够有效反映耦合芯光纤中的瑞利散射效应,为使用光时域反射技术进行耦合芯光纤的精准参数测试奠定了理论基础。 展开更多

关键词 空分复用 强耦合多芯光纤 瑞利散射 光时域反射

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空间光-单模光纤耦合效率因素分析 被引量：13

3

作者 邓科 王秉中 +2 位作者 王旭 幺周石 胡渝 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期889-891,共3页

根据电磁场模场匹配理论,分析了影响空间光-单模光纤耦合效率的因素。通过优化耦合透镜相对孔径,可以实现较高效率的耦合。理论计算表明,当透镜相对孔径分别为0.203和0.211时,1310nm激光最大耦合效率为82.54%,1550nm激光最大耦合效率为8... 根据电磁场模场匹配理论,分析了影响空间光-单模光纤耦合效率的因素。通过优化耦合透镜相对孔径,可以实现较高效率的耦合。理论计算表明,当透镜相对孔径分别为0.203和0.211时,1310nm激光最大耦合效率为82.54%,1550nm激光最大耦合效率为82.69%。当对准出现偏差时,耦合效率下降,对准偏差与耦合效率关系曲线与光纤端面光场分布曲线相似,工程上可方便地加以计算。实验结果验证了理论分析方法和结果,测得最大耦合效率为61%。 展开更多

关键词 空间光 耦合 自由空间光通信 单模光纤

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多线阵半导体激光器的单光纤耦合输出 被引量：20

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作者 高欣 薄报学 +4 位作者 乔忠良 芦鹏 王玉霞 李辉 曲轶 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1229-1234,共6页

设计并研制了一种多线阵半导体激光器的高亮度光纤耦合输出模块.激光器芯片采用了分子束外延方法生长的宽波导、双量子阱结构AlGaAs/GaAs激光器外延材料,激光器模块采用6只准直的线阵半导体激光器,器件腔长为1.2mm,单个发光单元宽度为10... 设计并研制了一种多线阵半导体激光器的高亮度光纤耦合输出模块.激光器芯片采用了分子束外延方法生长的宽波导、双量子阱结构AlGaAs/GaAs激光器外延材料,激光器模块采用6只准直的线阵半导体激光器,器件腔长为1.2mm,单个发光单元宽度为100μm,发光单元周期为500μm,单线阵器件包括19个发光单元,单线阵器件的连续输出功率为50W,每只单线阵器件的准直输出光束经过空间合束后再通过光束对称化变换实现了多线阵器件输出的高光束质量功率合成,采用平凸柱透镜实现了合束光束与400μm芯径、数值孔径0.22石英光纤的高效率耦合,整体耦合效率达到65%,最大耦合输出功率达到195W,光纤端面功率密度达到1.55×105W/cm2. 展开更多

关键词 线阵半导体激光器 光纤耦合 空间合束 光束变换

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空间激光与单模光纤和光子晶体光纤的耦合效率 被引量：13

5

作者 陈雪坤 张璐 吴志勇 《中国光学》 EI CAS 2013年第2期208-215,共8页

为了设计最优光纤耦合系统,利用高斯模场近似单模阶跃光纤的模场和大模面积光子晶体光纤的模场,推导出了理想情况下空间激光与这两种光纤的耦合效率解析表达式以及光纤端面相对于耦合系统存在横向偏移和端面倾斜时的耦合效率解析表达式... 为了设计最优光纤耦合系统,利用高斯模场近似单模阶跃光纤的模场和大模面积光子晶体光纤的模场,推导出了理想情况下空间激光与这两种光纤的耦合效率解析表达式以及光纤端面相对于耦合系统存在横向偏移和端面倾斜时的耦合效率解析表达式。基于上述理论表达式计算了空间激光与光纤的耦合效率,并通过实验验证了此理论表达式的有效性。理论计算和实验均证实了单模阶跃光纤对于横向偏移更敏感,当横向偏移量等于单模光纤的纤芯半径时所对应的耦合效率只有20.25%,为理论最大值的1/4;而大模面积光子晶体光纤对于端面倾斜更加敏感,当端面倾斜2°时对应的耦合效率只有40.5%,为理论最大值的1/2。所提出理论表达式和实验方法完全可以为设计光纤耦合系统提供准确的参数。 展开更多

关键词 单模光纤 光子晶体光纤 空间激光 光纤耦合 耦合效率 横向偏移 端面倾斜

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一种实现空间光—单模光纤的自动耦合方法 被引量：11

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作者 高皓 杨华军 向劲松 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期126-129,共4页

精确定位耦合光斑在光纤端面上的位置是空间光与单模光纤耦合技术的关键。提出由压电陶瓷、控制器、驱动器、光电探测器、耦合透镜及反射镜组成闭环控制系统,使用光栅式扫描初步确定最佳耦合位置后再用五点跟踪法结合一维平动精确定位... 精确定位耦合光斑在光纤端面上的位置是空间光与单模光纤耦合技术的关键。提出由压电陶瓷、控制器、驱动器、光电探测器、耦合透镜及反射镜组成闭环控制系统,使用光栅式扫描初步确定最佳耦合位置后再用五点跟踪法结合一维平动精确定位实现自动耦合。推导出扫描所需步长和时间,详细阐述了光栅式扫描和五点跟踪法原理。实验结果表明,该方法可以在较短时间内根据耦合入光纤的光功率大小自动搜寻到最佳位置,获得59.2%的最大耦合效率,能校正由地表震动、气流扰动等低频干扰造成的数值偏差保持较高的耦合效率。 展开更多

关键词 空间光 单模光纤 光栅扫描 光纤耦合

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空间光到少模光纤的耦合效率及影响因素 被引量：4

7

作者 王超 范雪冰 +5 位作者 佟首峰 李英超 江伦 刘壮 史浩东 姜会林 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期1-8,共8页

建立了不同影响因素下空间光-少模光纤耦合效率的理论模型.以两模光纤为例分析了相对孔径对耦合效率的影响,当相对孔径为0.17时,耦合效率最高为82.96%.研究了倾斜、离焦、随机角抖动等因素对少模光纤耦合效率的影响.实验测得当横向偏移... 建立了不同影响因素下空间光-少模光纤耦合效率的理论模型.以两模光纤为例分析了相对孔径对耦合效率的影响,当相对孔径为0.17时,耦合效率最高为82.96%.研究了倾斜、离焦、随机角抖动等因素对少模光纤耦合效率的影响.实验测得当横向偏移量为4μm时,两模光纤的耦合效率比单模光纤高10.23%;当轴向偏移量为125μm时,两模光纤的耦合效率比单模光纤高11.24%;当随机抖动幅度标准差为5μm时,两模光纤的耦合效率比单模光纤高12.1%.结果表明少模光纤对信号光接收过程中的干扰因素如倾斜、离焦和随机角抖动都有很好的抑制作用. 展开更多

关键词 空间光通信 耦合效率 光纤耦合 少模光纤 前置光放大 相对孔径 随机角抖动

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湍流环境中光纤耦合效率的提高 被引量：4

8

作者 宋鸿飞 车英 +2 位作者 赵馨 李鹏飞 周见红 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期3205-3211,共7页

在空间激光通信应用中,空间光与单模光纤的耦合效率是影响通信系统性能的重要因素。考虑大气湍流会降低激光与光纤的耦合效率,本文从湍流强度与光学系统分辨率之间的关系出发,研究了大气湍流对光纤耦合效率的影响,导出了接收口径、系统... 在空间激光通信应用中,空间光与单模光纤的耦合效率是影响通信系统性能的重要因素。考虑大气湍流会降低激光与光纤的耦合效率,本文从湍流强度与光学系统分辨率之间的关系出发,研究了大气湍流对光纤耦合效率的影响,导出了接收口径、系统焦距、入射光波长、接收光纤半径、大气相干长度等与单模光纤耦合效率之间的关系。提出了两种在湍流环境中提高光纤耦合效率的方法。方法一是在外界湍流强度发生变化时,通过改变耦合系统焦距,使耦合效率保持在较高值;方法二则是采用锥状光纤接收来提高耦合效率。最后对提出的方法进行了分析、仿真和室外耦合效率测试,验证了所提出的改善耦合效率方法的有效性。 展开更多

关键词 空间激光通信 光纤耦合效率 大气湍流 锥状光纤

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光纤偏移对空间光-单模光纤耦合效率的影响 被引量：7

9

作者 陈海涛 杨华军 +1 位作者 李拓辉 黄凯 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期75-78,共4页

空间光-单模光纤耦合的关键技术是怎样确保耦合系统中光纤的准确定位。基于电磁场模场匹配理论,讨论了光纤偏移对空间光-单模光纤耦合效率的影响,结果显示耦合效率随着光纤偏移的增大显著下降。采用光纤调整架以及微透镜光纤可以显著改... 空间光-单模光纤耦合的关键技术是怎样确保耦合系统中光纤的准确定位。基于电磁场模场匹配理论,讨论了光纤偏移对空间光-单模光纤耦合效率的影响,结果显示耦合效率随着光纤偏移的增大显著下降。采用光纤调整架以及微透镜光纤可以显著改善耦合效率,讨论结果有助于空间光-单模光纤耦合器件的优化设计。 展开更多

关键词 空间光通信 耦合效率 单模光纤 光纤偏移

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光纤束耦合LD输出光束的空间耦合技术研究 被引量：4

10

作者 李武军 杨爱粉 +3 位作者 王石语 蔡德芳 文建国 过振 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第3期304-307,共4页

基于多模大芯径光纤的端面出射光场可视为高斯分布,光纤束耦合LD各纤芯出射的光束互不相干;对光纤束耦合LD输出光束通过空间耦合光学系统后的光强分布进行了数值模拟和实验研究,模拟计算结果和实验结果的规律基本吻合。结果表明,用单个... 基于多模大芯径光纤的端面出射光场可视为高斯分布,光纤束耦合LD各纤芯出射的光束互不相干;对光纤束耦合LD输出光束通过空间耦合光学系统后的光强分布进行了数值模拟和实验研究,模拟计算结果和实验结果的规律基本吻合。结果表明,用单个薄凸透镜组成耦合系统时,耦合后的光束在焦平面上中心光强最大,光斑尺寸最小;随着薄透镜焦距的增大,焦平面上的光斑尺寸呈线性增大,而中心光强急剧减小。 展开更多

关键词 光纤光学 空间耦合 ABCD光学系统 光强分布 薄透镜

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空间光到单模多芯光纤耦合效率分析及影响因素研究 被引量：6

11

作者 范雪冰 王超 +4 位作者 佟首峰 南航 关姝 郝世聪 姜会林 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期2414-2422,共9页

为了降低空间激光通信系统中空间光到单模光纤的对准难度,采用单模多芯光纤对信号光进行接收。以单模七芯光纤为例,建立了空间光耦合到单模多芯光纤的数学模型,分析了数值孔径对不同纤芯排列的七芯光纤耦合效率影响,结果表明:随着数值... 为了降低空间激光通信系统中空间光到单模光纤的对准难度,采用单模多芯光纤对信号光进行接收。以单模七芯光纤为例,建立了空间光耦合到单模多芯光纤的数学模型,分析了数值孔径对不同纤芯排列的七芯光纤耦合效率影响,结果表明:随着数值孔径的增加,七芯光纤的耦合效率先增加、后减小;纤芯呈正六边形排列较纤芯呈直线形排列的耦合效率高。比较了存在倾斜、离焦、随机角抖动情况下空间光到单模七芯和单模单芯光纤的耦合效率,结果发现:光纤发生横向偏移时,七芯光纤耦合效率呈周期性变化,当横向偏移量分别取值10μm,15μm和17μm时,多芯光纤平均耦合效率比相同纤芯面积的单芯光纤分别高出14.4%,39.6%,36.9%;当光纤轴向偏移0.1 mm时,七芯光纤的耦合效率比相同纤芯面积的单芯光纤耦合效率高约12.9%;当光纤随机抖动的幅度标准差为6μm时,七芯光纤的耦合效率比相同纤芯面积的单芯光纤耦合效率高约7%.由此可知,单模多芯光纤对倾斜、离焦和随机角抖动都有很好的抑制作用。 展开更多

关键词 通信技术 空间光通信 单模单芯光纤 单模多芯光纤 耦合效率

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弱湍流状态下空间光-多模光纤耦合效率分析 被引量：3

12

作者 陈锦妮 柯熙政 《西安理工大学学报》 CAS 北大核心 2014年第3期326-330,共5页

利用菲涅尔反射和模式耦合理论研究弱湍流条件下的多模光纤耦合效率模型。理论分析入射角起伏、光束漂移情况下多模光纤耦合效率模型,并通过模式匹配法对空间光-多模光纤耦合效率进行数值分析。理论计算表明:当光斑轴向偏差80μm,入射角... 利用菲涅尔反射和模式耦合理论研究弱湍流条件下的多模光纤耦合效率模型。理论分析入射角起伏、光束漂移情况下多模光纤耦合效率模型,并通过模式匹配法对空间光-多模光纤耦合效率进行数值分析。理论计算表明:当光斑轴向偏差80μm,入射角为0.45mrad时菲涅尔损耗使多模光纤耦合效率下降到50%,各模式中基模耦合效率最高,随着大气结构常数增大各模式耦合效率明显下降。 展开更多

关键词 自由空间光通信 空间光-多模光纤耦合 耦合效率 弱湍流

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自由空间光-布拉格光纤耦合效率仿真分析 被引量：1

13

作者 严一民 杨华军 +1 位作者 陈伟军 李东 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期565-568,共4页

根据电磁场模场匹配理论,分析了自由空间光-布拉格光纤的耦合效率。通过对空间光-布拉格光纤耦合效率的计算可以知道,耦合效率与布拉格光纤纤芯半径、焦点光斑光腰半径和纤芯波矢有关。通过优化合理选择空间光聚焦后光腰半径与布拉格光... 根据电磁场模场匹配理论,分析了自由空间光-布拉格光纤的耦合效率。通过对空间光-布拉格光纤耦合效率的计算可以知道,耦合效率与布拉格光纤纤芯半径、焦点光斑光腰半径和纤芯波矢有关。通过优化合理选择空间光聚焦后光腰半径与布拉格光纤纤芯半径以及纤芯波矢可以有效提高耦合效率。本文还对外界振动造成耦合透镜与布拉格光纤对接不正而对空间光-布拉格光纤耦合效率影响进行了分析。这对光纤激光雷达系统以及空间光通信系统的空间光-布拉格光纤耦合效率分析具有极其重要的参考价值。 展开更多

关键词 耦合效率 布拉格光纤 光纤激光雷达 自由空间光

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自由空间光通讯中应用的光纤耦合系统设计 被引量：1

14

作者 李东源 侯蓝田 +2 位作者 张晓光 周桂耀 侯峙云 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2006年第1期64-65,共2页

在分析光纤通信、光纤传感等系统光纤耦合特点的基础上,讨论了自由空间光通讯系统光纤耦合前端的设计理念和总体要求。给出了针对840nm通讯波段的光纤耦合系统设计实例,并且对设计优化结果进行了分析。

关键词 自由空间 光通讯 光纤耦合前端 优化设计

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光空分多址式无线激光通信组网中空间光-光纤阵列耦合技术研究 被引量：4

15

作者 孟立新 张兆元 +2 位作者 宿百兴 张立中 杨升凯 《激光杂志》 CAS 北大核心 2022年第4期10-16,共7页

为了满足建设低功耗、轻小型空间激光通信网络的需求,提出了基于逆向调制原理的光空分多址式无线激光通信组网方案。应用ZEMAX软件设计像方远心镜头,实现收发光束的逆向通信。通过离焦方法进行光斑扩展,提升空间光-光纤阵列的耦合效率,... 为了满足建设低功耗、轻小型空间激光通信网络的需求,提出了基于逆向调制原理的光空分多址式无线激光通信组网方案。应用ZEMAX软件设计像方远心镜头,实现收发光束的逆向通信。通过离焦方法进行光斑扩展,提升空间光-光纤阵列的耦合效率,并用MATLAB软件进行仿真。结果表明:对于纤芯/包层/涂覆层直径为105μm/125μm/250μm的正六边形排列的光纤阵列,光斑半径从40μm增加到80μm,有效视场覆盖率提升25.6%,系统工作稳定性提升50%,光斑扩展有利于空间光-光纤阵列耦合的连续性和稳定性。 展开更多

关键词 自由空间光通信 光空分多址 像方远心镜头 空间光-光纤阵列耦合

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空间光-多模光纤的单模耦合效率分析 被引量：3

16

作者 吴世奇 林贻翔 +1 位作者 牟冉 陈晶 《光通信技术》 北大核心 2019年第1期32-36,共5页

在空间光前置放大和外差探测应用中,单模光纤耦合是空间光通信的关键技术之一。由于多模光纤在短距离内可以实现近似单模传输,在特定条件下采用多模光纤作为耦合光纤,可兼顾单模和多模应用,提高光耦合效率。利用多层相位屏和光束传输法... 在空间光前置放大和外差探测应用中,单模光纤耦合是空间光通信的关键技术之一。由于多模光纤在短距离内可以实现近似单模传输,在特定条件下采用多模光纤作为耦合光纤,可兼顾单模和多模应用,提高光耦合效率。利用多层相位屏和光束传输法研究多模光纤中的传输特性。采用模式匹配法计算多模光纤耦合光场与基模光场耦合效率η。仿真结果表明:大气湍流强度参数D/r0=1、5、10时,η随多模光纤长度呈周期变化,峰值可以达到单模光纤直接耦合值的2～3.5倍;控制多模光纤的传输距离,可以获得最大值η,使多模光纤适用于相干光通信等单模应用中。 展开更多

关键词 空间光-多模光纤耦合 大气湍流 耦合效率 光束传输法

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无线激光通信系统中光纤光栅滤光器的设计

17

作者 王昆 彭珞丽 +1 位作者 刘立程 李学易 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2010年第10期25-27,共3页

提出了基于光纤Bragg光栅(FBG)的用于无线激光通信系统的滤光方案,采用耦合模理论分析了FBG的传输特性,用龙格-库塔法对光纤光栅进行了计算机数值仿真,设计了工作在850nm波长的超窄带光纤光栅滤光器的参数。仿真结果表明,此滤光器可以... 提出了基于光纤Bragg光栅(FBG)的用于无线激光通信系统的滤光方案,采用耦合模理论分析了FBG的传输特性,用龙格-库塔法对光纤光栅进行了计算机数值仿真,设计了工作在850nm波长的超窄带光纤光栅滤光器的参数。仿真结果表明,此滤光器可以达到很窄的带宽(0.03nm)、很高的峰值反射率(接近100%)和光滑、抑制边带的反射谱。 展开更多

关键词 无线激光通信系统 光纤BRAGG光栅 耦合模理论 切趾

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锥形光纤在空间光通信耦合系统中的应用 被引量：9

18

作者 闫宝罗 李晓龙 +3 位作者 张红伟 刘海锋 段少祥 刘波 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期287-294,共8页

为了提高自由空间光通信的接收端耦合效率,将锥形光纤应用于光耦合,依据BPM算法的仿真结果使用熔融拉锥法制备了满足低损传输条件的锥形光纤。在实验上研究了锥形光纤和双锥形光纤模场传输特性。通过静态空间光-光纤耦合实验,对比了多/... 为了提高自由空间光通信的接收端耦合效率,将锥形光纤应用于光耦合,依据BPM算法的仿真结果使用熔融拉锥法制备了满足低损传输条件的锥形光纤。在实验上研究了锥形光纤和双锥形光纤模场传输特性。通过静态空间光-光纤耦合实验,对比了多/单模熔接光纤和锥形光纤光耦合效率和传输效率的差异,并研究了以上两种光纤结构耦合效率的横向偏移量容差。结果表明,锥形光纤的传输效率约为70%,具有低损传输特性、用于匹配后端单模光电子器件的良好滤波特性以及相比普通光纤更高的横向偏移量容差特性,因此可以广泛应用于自由空间光通信接收端光耦合、模式转换器等方面。 展开更多

关键词 自由空间光通信 锥形光纤 模场分析 耦合效率 传输效率

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谐振式光纤陀螺空间光学谐振腔耦合效率分析与设计 被引量：4

19

作者 蓝士祺 李俊 岳亚洲 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期541-548,560,共9页

谐振式光纤陀螺中光纤谐振腔为关键敏感器件,新型空芯光子晶体光纤具有高环境适应性和小弯曲半径等特性,有利于陀螺降低寄生噪声及小型化。针对传统熔接耦合损耗大问题,提出了基于球透镜的空间耦合谐振腔方案,分析了该谐振腔方案精度的... 谐振式光纤陀螺中光纤谐振腔为关键敏感器件,新型空芯光子晶体光纤具有高环境适应性和小弯曲半径等特性,有利于陀螺降低寄生噪声及小型化。针对传统熔接耦合损耗大问题,提出了基于球透镜的空间耦合谐振腔方案,分析了该谐振腔方案精度的影响因素,并给出腔内光纤耦合效率要求。根据矩阵光学理论和高斯光束传输特性推导了系统传输矩阵,并基于模场匹配法给出了系统耦合效率模型。根据导航级陀螺腔内光纤耦合效率高于87%的要求,将系统装配误差分解,完成了系统参数对装配容差的影响分析以及系统参数设计、优化及装调建议。空芯光子晶体光纤耦合误差验证实验表明,参数设计优化前后耦合效率接近,优化使得光纤径向和倾斜容差提高了约16%和100%,从而降低了装配难度,提高了系统稳定性。理论分析与实验验证基本吻合,为其工程化应用奠定了基础。 展开更多

关键词 谐振式光纤陀螺 光纤谐振腔 空间耦合 空芯光子晶体光纤

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单模光纤章动跟踪耦合系统设计 被引量：4

20

作者 吴天琦 王睿扬 +2 位作者 王超 于笑楠 佟首峰 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期62-69,共8页

在光纤激光通信系统中,为了克服准误差、随机角抖动误差、大气湍流像差对单模光纤耦合效率的影响,本文设计了单模光纤章动跟踪耦合系统。首先基于模场匹配原理,分析了径向偏差和光斑大小对耦合效率的影响。其次在理论分析的基础上,对激... 在光纤激光通信系统中,为了克服准误差、随机角抖动误差、大气湍流像差对单模光纤耦合效率的影响,本文设计了单模光纤章动跟踪耦合系统。首先基于模场匹配原理,分析了径向偏差和光斑大小对耦合效率的影响。其次在理论分析的基础上,对激光章动跟踪系统进行了设计,主要包括激光器、准直镜、快速反射镜、耦合透镜以及光电探测器,并以光电探测器的能量反馈完成了激光章动跟踪算法设计。最后搭建了实验平台,对系统进行了实验测试。通过实验测试得到,在激光章动跟踪时单模光纤的耦合效率为53.5%,并测试了径向偏差以及光斑大小对耦合效率的影响,得到了相应的曲线。耦合效率满足系统要求,并且实验测试曲线与理论分析的仿真曲线基本一致。 展开更多

关键词 空间激光通信 单模光纤耦合 激光章动跟踪 耦合效率 径向偏差 光斑半径

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