【熔锥型保偏光纤耦合器分光比的依赖性研究_唐尊伟】光子晶体光纤耦合器

第41卷第3期

Vol.41No.3

红外与激光工程

InfraredandLaserEngineering

2012年3月

Mar.2012

熔锥型保偏光纤耦合器分光比的依赖性研究

唐尊伟，娄淑琴

(北京交通大学电子信息工程学院，北京100044)

摘

要：基于耦合模理论，推导了熔锥型保偏光纤耦合器快慢轴耦合系数的关系式。通过对标准3dB

保偏光纤耦合器的偏振依赖性、波长依赖性、温度依赖性、双折射依赖性所引起的分光比变化的分析，得出了不同依赖因素对标准3dB耦合器分光比稳定性影响程度的大小。分析结果表明，保偏光纤耦合器的双折射依赖性十分显著；波长依赖性和温度依赖性其次；在一定的工艺条件下，偏振依赖性可以忽略。另外，耦合器的固有双折射越大，分光比波动越大。所得结论对制作熔锥型保偏光纤耦合器的光纤选择、拉制工艺、封装工艺的优化和改进有重要意义。关键词：导波光学；耦合器；保偏光纤；分光比；参数依赖性中图分类号：TN253

文献标志码：A

文章编号：1007-2276(2012)03-0759-06

Researchonthedependenceofcouplingratioforfused-tapered

polarizationmaintainingfibercoupler

TangZunwei,LouShuqin

(SchoolofElectricandInformationEngineering,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China)

Abstract:Basedonthemodecouplingtheory,thecouplingcoefficientsoffastaxisandslowaxisforfused-taperedpolarization-maintainingfiber(PMF)couplerwerededuced,respectively.Effectsofdifferentparameters,suchasthepolarizationdependence,wavelengthdependence,temperaturedependenceandbirefringencedependence,oncouplingratioofastandard3dBPMFcouplerwerenumericallyinvestigated.Numericalresultsdemonstratethatbirefringencedependenceofthecouplingratioisthemostsignificant,andthenwavelengthdependenceandtemperaturedependenceare,andtheleastsignificantfactoristhepolarizationdependenceatagiventechnicalcondition.Inaddition,thehigherintrinsicbirefringenceis,thelargerthefluctuationofcouplingratiois.Theseresultswillbevaluableforthefiberselectioninthecouplerfapication,theimprovementoffibercouplerdrawtechniqueandtheinnovationofencapsulationtechnique.Keywords:waveguideoptics;

coupler;

polarization-maintainingfiber;

couplingratio;

dependencecharacterisitic

收稿日期：2011-08-10；修订日期：2011-11-30

基金项目：国家重点基础研究发展计划(973计划)(20101CB328206)；国家自然科学基金(60977033，61177082)作者简介：唐尊伟(1985-)，男，硕士，主要从事特种光纤及器件的研究。

导师简介：娄淑琴(1965-)，女，教授，博士生导师，博士，主要从事光通信、光传感及光器件等领域的研究。

Email:shqlou@bjtu.edu.cn

760

红外与激光工程第41卷

区(即猫眼)直径为D1，猫眼中心距为D2。

0引言

保偏光纤耦合器在高精度光纤陀螺、光纤传感

对于由两根全同光纤a和b制作的单模光纤耦合器，总电场可以用方程(1)来描述[3]：

器、相干光通信领域都有重要应用[1-4]。早期采用研磨法制作保偏光纤耦合器，它具有可调谐的优点，但制作过程复杂，器件稳定性和可靠性低。后来发展了熔融拉锥法制作保偏光纤耦合器，该方法具有制作简单、能适用于各种复杂环境的优势[2,5-6]。

保偏光纤耦合器在快慢轴方向上传输的光矢量之间无模式耦合，因此能很好地保持光的偏振态，其主要性能指标包括分光比、附加损耗和消光比。这

E(x,y,z)=A(z)Ea(x,y)+B(z)Eb(x,y)

Ea(x,y)、Eb(x,y)分别为光纤a、b中的场分布。

(1)

式中：A(z)、B(z)分别为光纤a、b中在z处场的幅度；

光纤a、b中场的幅度满足如下的耦合模方程：