多模光纖布拉格光柵的纖芯模式轉(zhuǎn)換的數(shù)值模擬

提出了一種基于級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵的光纖布拉格光柵解調(diào)系統(tǒng)。級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵作為邊沿濾波器,利用它的一個(gè)線性區(qū)監(jiān)測(cè)單個(gè)光纖布拉格光柵傳感信號(hào)。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn),但易受光源抖動(dòng)及系統(tǒng)其他不穩(wěn)定因素等帶來(lái)的系統(tǒng)噪聲的影響。為消除系統(tǒng)噪聲帶來(lái)的不利影響,對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)系統(tǒng)利用級(jí)聯(lián)長(zhǎng)周期光纖光柵的兩個(gè)線性區(qū)同時(shí)監(jiān)測(cè)兩個(gè)光纖布拉格光柵傳感信號(hào)。分別用原系統(tǒng)及其改進(jìn)系統(tǒng)對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè),實(shí)驗(yàn)的溫度測(cè)量范圍為-70～-115°c。原系統(tǒng)的靈敏度為0.49mv/°c,溫度分辨率為0.5°c;改進(jìn)系統(tǒng)的靈敏度為0.86mv/°c,溫度分辨率為0.3°c。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明改進(jìn)系統(tǒng)能有效消除系統(tǒng)噪聲,提高系統(tǒng)的精度。

提出了一種基于fpga與dsp平臺(tái)的光纖布拉格光柵傳感分析儀,將外界參量的變化轉(zhuǎn)化為光纖布拉格光柵波長(zhǎng)的偏移,通過(guò)數(shù)據(jù)采集、過(guò)濾雜波、信號(hào)波峰檢測(cè)、高斯曲線擬合以及加權(quán)波長(zhǎng)計(jì)算等關(guān)鍵步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)解調(diào)技術(shù),進(jìn)而完成溫度、應(yīng)變、壓力或位移等對(duì)象的在線測(cè)量,并且可以實(shí)現(xiàn)光纖線路故障分析與定位的功能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該系統(tǒng)功耗低、線性度好、波長(zhǎng)解調(diào)精度與分辨率較高。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期測(cè)試,系統(tǒng)軟硬件運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

分析光纖光柵傳感原理,闡述可調(diào)光纖f-p濾波器的工作機(jī)理和特點(diǎn),并介紹了基于arm實(shí)現(xiàn)光纖布拉格光柵(fbg)傳感器的解調(diào)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)。采用三星公司的s3c44box對(duì)經(jīng)過(guò)可調(diào)諧f-p腔解調(diào)后的波長(zhǎng)信息進(jìn)行采集,并對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)可以滿足一般的工程要求。

根據(jù)理想模展開(kāi)下的耦合模方程,對(duì)光纖布拉格光柵的峰值反射率公式進(jìn)行了數(shù)學(xué)推導(dǎo),得到了布拉格光纖光柵的光譜反射率表達(dá)式。全面討論了光柵周期、光纖柵長(zhǎng)、光致折射率微擾最大值等參數(shù)與光纖光柵反射光譜的關(guān)系。仿真結(jié)果顯示了固定參數(shù)下布拉格光柵的極限窄帶寬,得到的反射率為1、帶寬為0.02nm的窄帶寬布拉格光柵,比現(xiàn)今分布式傳感系統(tǒng)中使用的布拉格光柵的帶寬窄1個(gè)數(shù)量級(jí)。這種布拉格光纖光柵用于分布式傳感系統(tǒng),可大大提高分布式傳感系統(tǒng)中光源的帶寬利用率,消除各信號(hào)間的相互串?dāng)_,提高傳感光柵復(fù)用數(shù)目,降低解調(diào)系統(tǒng)成本。

單模光纖與多模光纖的對(duì)比 作者：鍋頭 單模光纖多模光纖 中心玻璃芯很細(xì)，芯徑一般為9或10μm。芯徑較大，纖芯直徑為50μm至100μm。 可用較為廉價(jià)的耦合器及接線器。 傳輸距離較長(zhǎng)，根據(jù)目前的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備 來(lái)看，可以傳輸20~100km，理論上能達(dá) 到120公里。由于損耗小，傳輸長(zhǎng)，光纖 主干布線大多用單模。 傳輸距離較短，最多傳輸5km。多用于較 短范圍內(nèi)的布線。 單模光纜價(jià)格比多模光纜便宜一些，但是 光電轉(zhuǎn)換設(shè)備價(jià)格比多模較貴，所以整體 而言單模的總體價(jià)格要偏高些。 多模光纖布線總體價(jià)格要偏低。 色散小，損耗小。色散大，損耗大。 只能傳一種模式光信號(hào)?？梢詡鞫喾N模式光信號(hào)。 使用激光二極管（ld）作為發(fā)光設(shè)備。使用發(fā)光二極管（led）作為發(fā)光設(shè)備。 通常用于連接辦公樓之間或地理分散更 廣的網(wǎng)絡(luò)。 通常用于同一辦公樓或距離先對(duì)較近的區(qū) 域內(nèi)的網(wǎng)

為了從理論上統(tǒng)一射線光學(xué)和導(dǎo)波光學(xué)關(guān)于多模光纖中各模式場(chǎng)傳播過(guò)程中時(shí)延的論述,試從介質(zhì)波導(dǎo)理論出發(fā),根據(jù)模式的特征根u隨光纖歸一化頻率r的變化關(guān)系,在弱波導(dǎo)近似下導(dǎo)出了描述模式場(chǎng)相速vp與群速vg關(guān)系的重要結(jié)果:vp*vg=(c/n1)2。根據(jù)這一結(jié)果可以得出結(jié)論:對(duì)于低階模式,由于相速vp慢,所以群速快;高階模式其相速vp快,所以群速慢。對(duì)于給定的光纖,利用射線光學(xué)和波導(dǎo)光學(xué)進(jìn)行了帶寬估計(jì),2種理論計(jì)算結(jié)果的一致性,印證了上述關(guān)系的正確性。

研究了單模光纖布拉格光柵的偏振相關(guān)損耗(pdl)特性。運(yùn)用耦合模理論和瓊斯(jones)矩陣提出了反射光的有效偏振相關(guān)損耗(pdleff),并模擬了其隨光柵參數(shù)和雙折射量的變化性質(zhì)。光柵反射光的偏振相關(guān)損耗在反射譜的帶邊處明顯地表現(xiàn)出來(lái),特別是帶邊比較陡峭時(shí)。結(jié)果表明,光柵的有效偏振相關(guān)損耗明顯地依賴于光柵的結(jié)構(gòu)參數(shù)和雙折射量。光柵的有效偏振相關(guān)損耗隨光柵長(zhǎng)度和調(diào)制深度的增加急劇增大。對(duì)于給定光柵長(zhǎng)度和調(diào)制深度的光柵,光柵雙折射量小于2×10-5時(shí),光柵的有效偏振相關(guān)損耗隨雙折射的增大迅速增大;光柵雙折射量大于2.5×10-4時(shí),光柵的有效偏振相關(guān)損耗的兩個(gè)主峰的寬度變大并在其上有子峰,隨雙折射的繼續(xù)增大,兩主峰間距增大而子峰變小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論模擬基本吻合。

從布拉格光柵方程出發(fā),理論上分析了在溫度、應(yīng)變雙參量同時(shí)測(cè)量時(shí),考慮溫度-應(yīng)變交叉靈敏度、二階應(yīng)變靈敏度和二階溫度靈敏度情況下,溫度和應(yīng)變測(cè)量的誤差的一般數(shù)學(xué)公式.結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了溫度和應(yīng)變的誤差計(jì)算,得出3個(gè)二階靈敏度在不同的溫度變化、應(yīng)變范圍內(nèi)對(duì)測(cè)量誤差的貢獻(xiàn)不同.同時(shí)給出了波長(zhǎng)的漂移量與溫度、應(yīng)變呈線性關(guān)系時(shí),溫度變化和應(yīng)變的范圍.

推導(dǎo)并驗(yàn)證了非啁啾取樣光纖布拉格光柵(sfbg)反射譜中反射峰值波長(zhǎng)的表達(dá)式?；诜N子光柵中心波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的折射率調(diào)制深度和取樣光纖布拉格光柵折射率調(diào)制函數(shù)的傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)式,提煉出取樣光纖布拉格光柵的折射率調(diào)制深度和各階光柵周期,從而導(dǎo)出其反射峰值波長(zhǎng)的表達(dá)式。由于考慮了占空比、取樣周期等取樣光纖布拉格光柵的結(jié)構(gòu)參量,因而表達(dá)式能夠描述反射峰的分布。仿真實(shí)驗(yàn)中,不同占空比或取樣周期下計(jì)算出的反射峰值波長(zhǎng)、信道間隔符合數(shù)值反射譜。該表達(dá)式既適用于均勻取樣光纖布拉格光柵,也適用于交流切趾和交直流切趾取樣光纖布拉格光柵。

光纖布拉格光柵(fbg)傳感器是智能金屬結(jié)構(gòu)首選的信息傳輸與傳感的載體,埋入金屬材料內(nèi)部的fbg傳感器必須要經(jīng)過(guò)適當(dāng)保護(hù),金屬鍍層是最有效的保護(hù)方法之一。fbg經(jīng)過(guò)鍍前預(yù)處理,通過(guò)化學(xué)鍍方法可獲得均勻的金屬保護(hù)鍍層。針對(duì)金屬保護(hù)鍍層,應(yīng)用彈性力學(xué)基本原理分析了由于鍍層與fbg傳感器的熱膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力,建立了鍍層厚度對(duì)fbg溫度傳感性能影響的數(shù)學(xué)模型。鍍鎳fbg的升溫和降溫傳感實(shí)驗(yàn)表明,升溫時(shí)的實(shí)際溫度靈敏度系數(shù)與模型值之間誤差為6.22%,降溫時(shí)的實(shí)際溫度靈敏度系數(shù)與模型值之間誤差為6.75%。與裸fbg相比,化學(xué)鍍鎳后的fbg溫度靈敏度系數(shù)提高1倍多。結(jié)果表明該溫度模型從理論上解釋了鍍層金屬熱應(yīng)力對(duì)fbg起到的溫度增敏作用。

研究單端腐蝕光纖布拉格光柵(fbg)在低折射率區(qū)(約1.333～1.360)對(duì)折射率與溫度同時(shí)測(cè)量的理論模型,分析其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)折射率靈敏度和線性度的影響,建立相應(yīng)的線性近似理論和誤差分析方法。理論仿真結(jié)果表明,可通過(guò)減小腐蝕區(qū)的直徑或選擇光柵周期較大的fbg制作傳感器來(lái)提高折射率靈敏度,但這同時(shí)會(huì)降低傳感器的線性度及增大折射率靈敏度的理論誤差。在此理論分析基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并制作一個(gè)單端腐蝕fbg,進(jìn)行相應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果一致。

作為一種新型智能傳感器件,光纖布拉格光柵(fiberbragggrating,簡(jiǎn)稱fbg)在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越引起人們的重視。在光纖光柵制作方法中,相位模板法使光纖光柵的制作難度大大降低,其優(yōu)異的穩(wěn)定性使得工業(yè)化生產(chǎn)光纖光柵成為可能,要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),其制作工藝尤為重要。采用常規(guī)通信單模光纖g.652,用相位掩模板和準(zhǔn)分子激光器制作fbg。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比,確定相位掩膜法制作fbg生產(chǎn)工藝參數(shù),為光纖光柵的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

提出了基于光纖布拉格光柵(fbg)包層模式的折射率傳感方案。實(shí)驗(yàn)中,利用不同濃度的丙三醇水溶液作為外界折射率傳感溶液,采用氫氟酸溶液化學(xué)腐蝕的方法來(lái)減小光纖包層的直徑以增大包層模式對(duì)外界折射率的敏感度,研究了腐蝕后光纖布拉格光柵包層模式的耦合波長(zhǎng)對(duì)外部折射率的變化關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在1.3300~1.4584的折射率范圍內(nèi),包層模式耦合波長(zhǎng)隨外界折射率增大而增大,在接近光纖包層折射率處具有很高的折射率靈敏度,最大達(dá)到了172nm/riu(refractiveindexunit)。而且,包層模諧振的光譜半峰全寬(約0.07nm)僅為布拉格纖芯模諧振光譜半峰全寬的1/4,能夠獲得更好的傳感精度。

理論分析和模擬計(jì)算了少模光纖布拉格光柵基模及高階模的耦合與傳輸特性,得到在相同外部折射率變化情況下,少模光纖基模與高階模耦合對(duì)應(yīng)的布拉格波長(zhǎng)變化,比正、反向基模之間耦合對(duì)應(yīng)的布拉格波長(zhǎng)變化顯著增大。實(shí)驗(yàn)上制作了少模光纖布拉格光柵,測(cè)量了基模之間以及基模與高階模之間對(duì)應(yīng)的布拉格波長(zhǎng)隨外部折射率、溫度變化的情況,得到與理論分析相符的結(jié)果。而對(duì)于溫度變化對(duì)折射率測(cè)量結(jié)果干擾的問(wèn)題,提出了通過(guò)計(jì)算布拉格波長(zhǎng)差來(lái)克服溫度影響的方法。這些結(jié)果為采用布拉格光纖光柵測(cè)量外部折射率變化提供了一種新的途徑。

多模光纖 (3)

zemaxusers'knowledgebase-http://www.***.***/kb howtomodelcouplingintoamulti-modefiber http://www.***.***/kb/articles/141/1/how-to-model-coupling-into-a-multi-mode- fiber/page1.html bynam-hyongkim publishedon30january2007 thisarticledemonstratestheuseofthegeometricalimageanalysisfeaturetocompute multimodefibercouplingefficiency.thesamplefilescanbe

多模光纖 多模光纖 多模光纖容許不同模式的光于一根光纖上傳輸，由于多模光纖的芯徑較大，故可使用較為廉 價(jià)的耦合器及接線器，多模光纖的纖芯直徑為50μm至100μm。 目錄 分類 對(duì)比 多模光纖產(chǎn)品選用指南 多模光纖的應(yīng)用潛力 1.九十年代所占市場(chǎng) 2.七十年代崛起后 3.特點(diǎn) 4.“62.5”的興衰和“50”的崛起 5.“62.5”優(yōu)勢(shì) 6.后續(xù)發(fā)展 7.802.3出臺(tái)的影響 8.“新一代多模光纖” 1.新一代類型 2.新一代多模光纖光源 3.新一代多模光纖的帶寬 4.光源的注入 1.介紹 2.①偏置注入 3.②中心注入 展開(kāi) 分類 對(duì)比 多模光纖產(chǎn)品選用指南 多模光纖的應(yīng)用潛力 1.九十年代所占市場(chǎng) 2.七十年代崛起后 3.特點(diǎn) 4.“62.5”的興衰和“50”的崛起 5.“62.5”優(yōu)勢(shì) 6.后續(xù)發(fā)展 7.802.3出臺(tái)的影響 8

多模光纖電纜容許不同光束于一條電纜上傳輸，由于多模光纜的芯徑較大，故可使用 較為廉宜的偶合器及接線器，多模光纜的光纖直徑為50μm至100μm。 基本上有兩種多模光纜，一種是梯度型（graded）另一種是引導(dǎo)型（stepped）， 對(duì)于梯度型（graded）光纜來(lái)說(shuō)，芯的折光系數(shù)（refractionindex)于芯的外圍最小 而逐漸向中心點(diǎn)不斷增加，從而減少訊號(hào)的振模色散，而對(duì)引導(dǎo)型（steppedinder） 光纜來(lái)說(shuō)，折光系數(shù)基本上是平均不變，而只有在色層（cladding）表面上才會(huì)突然 降低引導(dǎo)型（stepped）光纜一般較梯度型（graded）光纜的頻寬為低。在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 上，最受歡迎的多模光纜為62.5/125，62.5/125意指光纜芯徑為62.5μm而色層（cl adding）直徑為125μ

深圳凱祺瑞科技有限公司-http://www.***.*** 多 模 光 纖 與 單 模 光 纖 深圳凱祺瑞科技有限公司-http://www.***.*** 1什么是單模與多模光纖？他們的區(qū)別是什么？ 單模與多模的概念是按傳播模式將光纖分類──多模光纖與單模光纖傳播模式概念。我 們知道，光是一種頻率極高（3×1014hz）的電磁波，當(dāng)它在光纖中傳播時(shí)，根據(jù)波動(dòng)光學(xué)、 電磁場(chǎng)以及麥克斯韋式方程組求解等理論發(fā)現(xiàn)： 當(dāng)光纖纖芯的幾何尺寸遠(yuǎn)大于光波波長(zhǎng)時(shí)，光在光纖中會(huì)以幾十種乃至幾百種傳播模式 進(jìn)行傳播，如tmmn模、temn模、hemn模等等（其中m、n=0、1、2、3、??）。 其中he11模被稱為基模，其余的皆稱為高次模。 1）多模光纖 當(dāng)光纖的幾何尺寸（主要是纖芯直徑d1）遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光波波長(zhǎng)時(shí)（約1μm），光纖中會(huì)存 在著幾十種乃至幾

前言： 最近有人咨詢薛哥關(guān)于單模光纖和多模光纖方面的知識(shí)？什么是單模光纖？什么是多模光纖？如何選擇這兩 種光纖呢？ 正文： 1、什么是單模與多模光纖？他們的區(qū)別是什么？ 單模與多模的概念是按傳播模式將光纖分類──多模光纖與單模光纖傳播模式概念。我們知道，光 是一種頻率極高（3×1014hz）的電磁波，當(dāng)它在光纖中傳播時(shí)，根據(jù)波動(dòng)光學(xué)、電磁場(chǎng)以及麥克斯韋式 方程組求解等理論發(fā)現(xiàn)： 當(dāng)光纖纖芯的幾何尺寸遠(yuǎn)大于光波波長(zhǎng)時(shí)，光在光纖中會(huì)以幾十種乃至幾百種傳播模式進(jìn)行傳播， 如tmmn模、temn模、hemn模等等（其中m、n=0、1、2、3、??）。 其中he11模被稱為基模，其余的皆稱為高次模。 1）多模光纖 當(dāng)光纖的幾何尺寸（主要是纖芯直徑d1）遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光波波長(zhǎng)時(shí)（約1μm），光纖中會(huì)存在著幾十種 乃至幾百種傳播模式。不同的傳播模式具有

光纖分為多模光纖和單模光纖。 多模光纖分為階躍型多模光纖和梯度型多模光纖。 階躍型多模光纖---芯玻璃的折射率n1必須大于包層玻璃折射 率n2，在 玻璃與包層玻璃的界面上折射率呈階躍增大，且各自恒定不變， 這光纖結(jié)構(gòu)最 單，制作最容易，但模色散大，帶寬窄，已經(jīng)很少使用。 梯度型多模光纖---采用芯玻璃折射率自光纖芯軸最大n1處逐 漸減小至包層玻璃界面處n2的折射率分布做成精確的拋物線狀 （g=2）時(shí)，這種光纖減小了模色散， 提高了帶寬。 單模光纖有g(shù)652、g653、g654、g655、g656等類型。 單模光纖的纖芯直徑8-9um,外徑125um。 g652光纖---最長(zhǎng)用的是簡(jiǎn)單階躍匹配包層型和簡(jiǎn)單階躍下凹內(nèi) 包層型。 簡(jiǎn)單匹配包層型光纖性能稍差，一般采用參雜ge來(lái)提高纖芯折 射率，參雜過(guò)多會(huì)因材料色散損耗增加光纖的衰減，因此相對(duì)折 射率差△偏低（約為

光纖通信的特點(diǎn) 光纖通信以其獨(dú)特的優(yōu)越性成為當(dāng)今信息傳輸?shù)闹饕侄?，與衛(wèi)星通信、微波通信共同 支撐著全球通訊網(wǎng)，同時(shí)80﹪以上的信息在光纖中傳送，光復(fù)用技術(shù)已極大地提高了網(wǎng)絡(luò) 的傳輸容量，而全光傳送網(wǎng)將是光纖通信技術(shù)的發(fā)展方向。 1、巨大的傳輸容量 這是光纖通信優(yōu)于其他通信的最顯著特點(diǎn)?，F(xiàn)在光纖通信使用的頻率為1014—1015hz 數(shù)量級(jí)，比常用的微波頻率高104—105倍，因而信息容量理論上比微波高出104—105倍。 梯度多模光纖每公里帶寬可達(dá)數(shù)ghz，單模光纖帶寬可達(dá)數(shù)百thz數(shù)量級(jí)。 注：（1t=103g=106m=109k=1012單位常量） 2、極低的傳輸衰耗 多模光纖在850nm波長(zhǎng)下的衰減系數(shù)為0.8—2.0db/km，在1300nm波長(zhǎng)下的衰減系數(shù) 為0.8—1.5db/km；單模光纖在1310nm波長(zhǎng)下的衰減系數(shù)為