基于低相干光的光子晶体光纤熔点背向反射测量

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1、2017年7月第43卷第7期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsJuly2017Vel．43No．7http：／／bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2016．0499基于低相干光的光子晶体光纤熔点背向反射测量徐小斌+，闫明，滕飞，吴春晓(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100083)摘要：光子晶体光纤(PCF)与传统单模光纤熔接时斜切熔接可以大大减小熔点

2、处反射，但是仍然存在微弱的残余背向反射，为了精确测量该残余背向反射大小，本文基于低相干光干涉测量原理提出了一种Mach．Zehnder与Michelson混合型干涉仪。基于该干涉仪，对包层直径125斗m实芯光子晶体光纤与传统单模光纤斜8。熔点，以及包层直径100斗m实芯光子晶体光纤与传统单模光纤斜80熔点处的背向反射进行了测量，得到背向反射率分别为一52．12dB和一49．35dB，并获得了熔点的位置信息。该干涉仪为光子晶体光纤斜切熔点残余背向反射的精确定位和测量提供了工具和手段，为熔点质量的改善奠定了基础。关键词：光子晶体光纤(PCF)；斜

3、切熔接；背向反射；低相干光；干涉测量中图分类号：TN292．11文献标识码：A文章编号：1001-5965(2017)07—1300-06目前的光子晶体光纤(PhotonicCrystalFiber，PCF)具有实芯和空芯2种纤芯结构。其中，实芯光子晶体光纤(Solid-CorePhotonicCrystalFiber，SC．PCF)又称为全内反射光子晶体光纤，其横截面上周期性地分布着空气孑L，横截面中心是一个空气孑L缺失形成的缺陷，该缺陷区域充当纤芯，外围空气孔与石英基质形成的周期性结构相当于包层¨。，从宏观上看，由于空气孔的存在，包层有效

4、折射率低于芯区石英玻璃折射率，从而保证了光的全反射传输。空芯光子晶体光纤(Hollow—CorePhotonicCrystalFiber，HC—PCF)可以视为一种带有缺陷的二维光子晶体，其包层中周期性排列的空气孔构成一个光子晶体，从而具有光子带隙，使特定频率的光无法在包层中传输，在包层的中心引人一个扩大的空气孑L造成结构缺陷，就能够将光限制在这一缺陷中传输¨。。与传统光纤相比，光子晶体光纤具有无截止单模传输特性¨。、可控色散特性。41、可控非线性特性¨。、高双折射特性‘61等优点，在光纤激光器一1、超连续谱光源¨1以及光纤传感。91等领域有

5、许多重要应用。实芯光子晶体光纤的纤芯材料一般为纯净的SiO，(折射率n一1．445)，空芯光子晶体光纤的纤芯为空气(n一1)，而传统单模光纤(SingleModeFiber，SMF)为了满足全反射传输，在其纤芯SiO：中掺锗以增大折射率(凡一1．4527)。因此，当光子晶体光纤(特别是空芯光子晶体光纤)与传统单模光纤正常熔接时(熔接端面与光轴垂直)，由于折射率的突变，会产生大的背向反射点。反射光波对某些应用(如光纤陀螺‘1叫)会有较大的影响，所以通常采用斜8。熔接的方式，以减小熔点处的背向反射⋯1。这种斜8。熔接方式仍然会残留背向反射，其残余

6、反射强度受熔接质量影响较大，限制其在高精度传感领域的应用，所以精确得到其残余反射大小非常重要。然而，光路系统中光纤端面、光纤器件和其他熔点必然存在反射，利用测返回光功率的传统方法¨2’很难区分光子晶收稿日期：2016_06-08；录用日期：2016-09-09；网络出版时间：2016-10-1811：37网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11，2625．V．20161018．1137．002．html基金项目：国家自然科学基金(61575012，61575013)}通讯作者：E-mail：xuxiaobin@bu

7、aa．edu．cn引用格式：徐小斌，闰明，滕飞，等．基于低相干光的光子晶体光纤熔，点背向反射测量ⅣJ．北京航空航天大学学报，2017，43(7)：1300—1305．XUXB，YANM，TENGF。eta1．Measurementforback—reflectionofphotoniccrystalfiberfusionsplicingpointbasedonlow—coherencelightEj1．JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics．2017。43(7)：1300．

8、1305(inChinese)．第7期徐小斌，等：基于低相干光的光子晶体光纤熔点背向反射测量1301体光纤熔点导致的反射强度。因此，本文利用低相干光干涉测量原理，提