纖芯不圓度幾何參數(shù)

為了實現(xiàn)光纖的低損耗連接，光纖制造商對光纖的幾何參數(shù)進行了嚴格的控制和篩選。按照ITU-T的建議，對光纖的幾何參數(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格的要求。

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有50μ和62.5μm兩種，包層直徑常見的都是125μm ，涂敷層直徑常見的都是250μm。

光纖是靠纖芯和包層工作，涂敷層是用來保護光纖免受物理損傷的。這種保護措施極為重要，因為光纖表面上的裂痕會引起應力集中，進而形成微裂紋，這種微裂紋很容易加深和變長，從而使抗張強度減小，使光纖發(fā)生斷裂。涂層應與光纖同心，否則會產生微彎損耗。在進行光纖熔接時，都會先用專用的工具將涂敷層去掉，在本實驗中所觀察到的光纖端面是不包括涂敷層的。

纖芯不圓度是指兩條通過纖芯中心的弦長之差除以纖芯直徑所得之商。

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

Nco=（Dcomax-Dcomin）/Dco

Nco—為纖芯不圓度。 2100433B

雙芯光纖同一包層內含有兩根纖芯,每個芯子都是一條光波導,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構,

雙芯光纖模場特性研究

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

雙芯光纖的雙折射

一般的軸對稱單模光纖,可以同時傳輸兩個線偏振正交模式或兩個圓偏振正交模式。在理想情況下,如果光纖具有完全的圓對稱性,那么這兩個正交的模式在光纖中有相同的傳播常數(shù),彼此間并,在傳播的過程中偏振態(tài)不會發(fā)生變化。但實際上,由于光纖內部應力,外部壓力,以及自身的圓度等都會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。由于兩個正交偏振的模式傳播速度不同,兩正交模式在傳輸過程中會發(fā)生稱合,其合成的偏振態(tài)在傳輸過程中發(fā)生變化,這就是光纖的雙折射效應。雙芯光纖的波導結構不具有圓對稱性,所以要分析它的雙折射。雙芯光纖的雙折射可用APSS軟件來仿真計算,按照實測數(shù)據(jù)設置仿真參數(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包層折射率摻雜0.36%的材料。

雙芯光纖在包層中存在兩個纖芯，屬于特種光纖。從光波導的物理結構出發(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，也稱作雙包層光纖或雙環(huán)芯光纖，即包層中的兩個芯子在以包層圓心為軸線的同一軸線上，表現(xiàn)為內外兩個芯子的結構。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在包層中存在兩個獨立芯子的光纖。根據(jù)兩個芯子的位置分布，非同軸雙芯光纖可分為軸對稱( 相對于光纖包層的圓心) 的非同軸雙芯光纖和軸偏移的非同軸雙芯光纖。軸對稱的非同軸對稱雙芯光纖，兩個芯子對稱于波導中心。軸偏移的非同軸雙芯光纖的兩個芯子仍是平行芯，但是兩個芯子的對稱軸向光纖一側偏移。典型的例如可以使其中一個芯子正好位于整個雙芯光纖的中軸上。另外，如果雙芯光纖的兩個芯子折射率及形狀相同，可稱為匹配雙芯光纖。如果兩個芯子的折射率及形狀不相同，則可稱為失配雙芯光纖。

雙芯光子晶體光纖

光子晶體光纖是由一種單一介質( 通常為石英玻璃) 構成，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量級空氣孔所構成的微結構包層的新型光纖。

雙芯光子晶體光纖也是光子晶體光纖的研究熱點之一，主要體現(xiàn)在其耦合特性與其在色散和色散斜率補償?shù)膽?。一般雙芯光子晶體光纖的光纖的雙芯由除去中心孔兩側的空氣柱形成，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和包層由高分子聚合物制作的帶狀雙芯光纖，則可類似為雙包層光纖。

雙子芯光纖

雙子芯光纖由兩個鄰近的分支波導通過一個共同的薄邊緣相粘綁定在一起；每個分支波導的形狀和尺寸與標準的單模光纖相同。雙子芯光纖能夠使每個分支波導的獨立尾纖的輸入輸出實現(xiàn)低插入損耗，通過熔融拉錐的方法，可以制作成熱平衡和機械耦合穩(wěn)定的干涉儀。