单芯光纤与双芯光纤的耦合方法与耦合机制

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1、万方数据第36卷第4期2009年4月中国激光CHINESEJOURNALOFLASERSV01．36。No．4April，2009文章编号：0258—7025(2009)04—0913—05单芯光纤与双芯光纤的耦合方法与耦合机制朱晓亮苑立波刘志海杨军关春颖<哈尔滨工程大学理学院光子科学与技术研究中心，黑龙江哈尔滨150001)摘要通过将单芯单模光纤与双芯单模光纤熔接后在熔点处进行熔融拉锥，实现了单芯光纤到双芯光纤的功率耦合。解决了由于双芯光纤特殊结构引起的与光源、单芯光纤等直接耦合及监测所存在的问题。对单芯单模光

2、纤与双芯单模光纤的耦合理论进行了研究，基于直接耦合理论与弱耦合理论建立了单芯单模光纤与双芯单模光纤的耦合方程，并就影响耦合光功率的因素进行了讨论。结果表明该理论分析方法能够有效地描写单芯光纤与双芯光纤耦合过程中光波的行为特征。关键词光纤通信f双芯光纤；模场；耦合方程中国分类号TN229．Il文献标识码Adoi：10．3788／CJL20093604．0913CouplingApproachandMechanismofSingle-CoreandTwin—CoreFiberZhuXiaoliangYuanLiboL

3、iuZhihaiYangJunGuanChunying(PhotoniesResearchCenter，SchooloyScience，HarbinEngineeringUniversity，Harbin。Heilongjiang150001，China)AbstraetByfusedbiconicaltaperingatthefusionpointofsinglemodesingle-corefiberandsinglemodetwin-corefiber。apowertaperedfibercouplingt

4、echniqueisimplemented．Thedifficultiesindirect-coupling、Ⅳi也lightsourceandsinglemadefiberandsignaldetectioninthetwocoresduetoitsspedalstructurealesolved．Theanalysisaboutthecouplingtheoryofsinglemodesingle-corefiberandsinglemodetwin-corefiberisgiven．WitIlthecomb

5、inationofdirect-couplingandweaklycoupled-modetheory。thecouplingequationsofsinglemodesingle-corefiberandsinglemodetwin-corefiberaleproposed．Thefactorswhichinfluencethecouplingpowerarealsodiscussed．Thistheoryanalysiscanexplainthecouplingcharactereffectively．Key

6、wordsopticalcommunicationtwin-corefiber；modefieldcouplingequation1引言近年来微结构光纤的研究受到了人们的广泛关注[卜5l，多芯光纤是一种同一包层中包含多个纤芯的特种光纤，与常规光纤相比，多芯光纤既可以作为光传输介质，又可构造新器件，如光纤开关与逻辑门、滤波器、锁模孤子激光器、均衡放大器、衰减器等，因而常被用于光通信、光学元件H~8]以及光学传感器Lg～11]等领域。因此研究多芯光纤具有重要的理论和实际意义。多芯光纤应用时的主要问题是多芯光纤中光信号

7、的激励与探测问题。这是由于多芯光纤的紧凑结构造成的：多芯光纤纤芯尺寸小，每个纤芯直径仅有几微米且分布在直径为125“m的包层中；各纤芯的相对距离——芯间距为纤芯半径的数十倍。这种结构使多芯光纤不可能与标准光纤直接进行连接耦合。为了解决这一问题，国内外许多学者提出了多种连接耦合方法，并对其特性进行了研究[12,13]。本文通过将单芯单模光纤与双芯单模光纤熔接后在熔点处进行熔融拉锥，实现了单芯单模光纤与双芯单模光纤的耦合，并建立了相应的耦合理论。这种技术是使用双芯光纤构成光学装置，制作各种传感元件并应用的一个关键所在

8、。收稿日期：2008·12—08；收到修改稿日期：2008—12—26基金项目：国家自然科学基金(60577005，60707013，60877046。60807032)资助项目。作者简介：朱晓亮(1981一)，女，博士研究生，主要从事光纤技术方面的研究。E-mail：zxl-2005-zxl@163．com导llili简介：苑立波(1962一)，男，教授，博士生导师，主