纖芯不圓度

為了實(shí)現(xiàn)光纖的低損耗連接，光纖制造商對(duì)光纖的幾何參數(shù)進(jìn)行了嚴(yán)格的控制和篩選。按照ITU-T的建議，對(duì)光纖的幾何參數(shù),即纖芯直徑、包層直徑、纖芯不圓度、包層不圓度、纖芯和包層的同心度等提出了嚴(yán)格的要求。

纖芯不圓度是指兩條通過(guò)纖芯中心的弦長(zhǎng)之差除以纖芯直徑所得之商。

其中一條為最大的弦長(zhǎng)Dcomax，即連接纖芯與包層分界面上相隔最遠(yuǎn)的兩點(diǎn)并通過(guò)纖芯中心的直線；而另一條為最小的弦長(zhǎng)Dcomin，即連接纖芯與包層分界面上相隔最近的兩點(diǎn)并通過(guò)纖芯中心的直線。可用下式表示：

Nco=（Dcomax-Dcomin）/Dco

Nco—為纖芯不圓度。 2100433B

通信用單模光纖纖芯直徑一般在8.5-9.4μm，通信用多模光纖纖芯直徑常見(jiàn)有50μ和62.5μm兩種，包層直徑常見(jiàn)的都是125μm ，涂敷層直徑常見(jiàn)的都是250μm。

光纖是靠纖芯和包層工作，涂敷層是用來(lái)保護(hù)光纖免受物理?yè)p傷的。這種保護(hù)措施極為重要，因?yàn)楣饫w表面上的裂痕會(huì)引起應(yīng)力集中，進(jìn)而形成微裂紋，這種微裂紋很容易加深和變長(zhǎng)，從而使抗張強(qiáng)度減小，使光纖發(fā)生斷裂。涂層應(yīng)與光纖同心，否則會(huì)產(chǎn)生微彎損耗。在進(jìn)行光纖熔接時(shí)，都會(huì)先用專(zhuān)用的工具將涂敷層去掉，在本實(shí)驗(yàn)中所觀察到的光纖端面是不包括涂敷層的。

雙芯光纖同一包層內(nèi)含有兩根纖芯,每個(gè)芯子都是一條光波導(dǎo),即一根雙芯光纖中集成了兩根單芯光纖。雙芯光纖有各種各樣的結(jié)構(gòu),

雙芯光纖模場(chǎng)特性研究

包層折射率,纖芯折射率,纖芯半徑以及傳輸光波長(zhǎng)等參數(shù)決定了單模光纖的傳輸特性。對(duì)于雙芯光纖而言,光纖的傳輸特性還與兩個(gè)纖芯之間的距離有關(guān)。改變雙芯光纖兩個(gè)芯子之間的距離會(huì)影響兩個(gè)芯子之間的能量分布。在仿真過(guò)程中,始終保證一個(gè)芯子處于包層中心軸位置不變,通過(guò)改變旁芯的位置來(lái)改變兩纖芯之間的距離d。

雙芯光纖的雙折射

一般的軸對(duì)稱(chēng)單模光纖,可以同時(shí)傳輸兩個(gè)線偏振正交模式或兩個(gè)圓偏振正交模式。在理想情況下,如果光纖具有完全的圓對(duì)稱(chēng)性,那么這兩個(gè)正交的模式在光纖中有相同的傳播常數(shù),彼此間并,在傳播的過(guò)程中偏振態(tài)不會(huì)發(fā)生變化。但實(shí)際上,由于光纖內(nèi)部應(yīng)力,外部壓力,以及自身的圓度等都會(huì)造成這兩種偏振模式下折射率的偏差,使得傳播常數(shù)也不同。由于兩個(gè)正交偏振的模式傳播速度不同,兩正交模式在傳輸過(guò)程中會(huì)發(fā)生稱(chēng)合,其合成的偏振態(tài)在傳輸過(guò)程中發(fā)生變化,這就是光纖的雙折射效應(yīng)。雙芯光纖的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)不具有圓對(duì)稱(chēng)性,所以要分析它的雙折射。雙芯光纖的雙折射可用APSS軟件來(lái)仿真計(jì)算,按照實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)設(shè)置仿真參數(shù)為:包層的直徑為125μm,纖芯直徑為9μm,纖芯間距為43μm,包層和纖芯折射率分別為二氧化掛和相對(duì)包層折射率摻雜0.36%的材料。

雙芯光纖在包層中存在兩個(gè)纖芯，屬于特種光纖。從光波導(dǎo)的物理結(jié)構(gòu)出發(fā)，雙芯光纖主要分為同軸雙芯光纖和非同軸雙芯光纖。近年來(lái)也出現(xiàn)了光子晶體雙芯光纖、帶狀雙芯光纖和雙子芯光纖。

同軸雙芯光纖

同軸雙芯光纖，也稱(chēng)作雙包層光纖或雙環(huán)芯光纖，即包層中的兩個(gè)芯子在以包層圓心為軸線的同一軸線上，表現(xiàn)為內(nèi)外兩個(gè)芯子的結(jié)構(gòu)。同軸雙芯光纖常用于制作大功率的光纖激光器。

非同軸雙芯光纖

非同軸雙芯光纖在一個(gè)在包層中存在兩個(gè)獨(dú)立芯子的光纖。根據(jù)兩個(gè)芯子的位置分布，非同軸雙芯光纖可分為軸對(duì)稱(chēng)( 相對(duì)于光纖包層的圓心) 的非同軸雙芯光纖和軸偏移的非同軸雙芯光纖。軸對(duì)稱(chēng)的非同軸對(duì)稱(chēng)雙芯光纖，兩個(gè)芯子對(duì)稱(chēng)于波導(dǎo)中心。軸偏移的非同軸雙芯光纖的兩個(gè)芯子仍是平行芯，但是兩個(gè)芯子的對(duì)稱(chēng)軸向光纖一側(cè)偏移。典型的例如可以使其中一個(gè)芯子正好位于整個(gè)雙芯光纖的中軸上。另外，如果雙芯光纖的兩個(gè)芯子折射率及形狀相同，可稱(chēng)為匹配雙芯光纖。如果兩個(gè)芯子的折射率及形狀不相同，則可稱(chēng)為失配雙芯光纖。

雙芯光子晶體光纖

光子晶體光纖是由一種單一介質(zhì)( 通常為石英玻璃) 構(gòu)成，在二維方向上呈現(xiàn)周期性緊密排列( 如周期性六角形等) ，而在光纖軸向基本保持不變的波長(zhǎng)量級(jí)空氣孔所構(gòu)成的微結(jié)構(gòu)包層的新型光纖。

雙芯光子晶體光纖也是光子晶體光纖的研究熱點(diǎn)之一，主要體現(xiàn)在其耦合特性與其在色散和色散斜率補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用。一般雙芯光子晶體光纖的光纖的雙芯由除去中心孔兩側(cè)的空氣柱形成，屬于非同軸雙芯光纖。環(huán)雙芯光子晶體光纖用于制作新型的模式干涉儀，也是研究的熱點(diǎn)之一，屬于同軸雙芯光纖的一種。

帶狀雙芯光纖

帶狀雙芯光纖是一種新型特種光纖。帶狀雙芯光纖的兩根纖芯分布在內(nèi)部，而包層較薄，整體的光纖截面近似矩形。帶狀雙芯光纖可以直接當(dāng)作雙芯光纖使用，制作成多種光纖傳感器和光纖器件。在纖芯中摻雜增益物質(zhì)和包層由高分子聚合物制作的帶狀雙芯光纖，則可類(lèi)似為雙包層光纖。

雙子芯光纖

雙子芯光纖由兩個(gè)鄰近的分支波導(dǎo)通過(guò)一個(gè)共同的薄邊緣相粘綁定在一起；每個(gè)分支波導(dǎo)的形狀和尺寸與標(biāo)準(zhǔn)的單模光纖相同。雙子芯光纖能夠使每個(gè)分支波導(dǎo)的獨(dú)立尾纖的輸入輸出實(shí)現(xiàn)低插入損耗，通過(guò)熔融拉錐的方法，可以制作成熱平衡和機(jī)械耦合穩(wěn)定的干涉儀。