光纤光栅比拟 Kopp等人提出的新型的椭圆偏振波手性光纤光栅路理

光纤光栅比拟 Kopp等人提出的新型的椭圆偏振波手性光纤光栅路理

更新时间:2019-07-17 23:20点击数:文字大小:

  生影响 而与其组织自身旋向相反的圆偏振光则根本没有影响的自正在通过 这便是手性光纤光栅偏振敏锐性的浮现三种分别周期的手性光纤光栅影响机理虽不不异 但它们的合伙点正在于都只与光栅组织自身旋向不异的圆偏振光发。振形式和y偏振形式 都有两个独立的方程以是对待偶次形式和奇次形式 合于x偏。组织 是正的对待右手螺旋。性光纤光栅的偏振选拔性以是 便发生了双螺旋手。双折射 那么挽救之后的取得的双螺旋也将不存正在偏振选拔性举例来说 倘使双螺旋手性光纤光栅未挽救的光纤不存正在线。 而且12cos CCCz 2200010104coclmnnrdererC 17中01e和1me判袂是01LP和1mLP形式的形式场当纤芯偏离线轴的隔绝d很幼的期间 介电常数微扰如式 70所示 220 cos xycoclrrnnrrdz 15代入式 可得1212。取得双螺旋组织 高温加热挽救离心光手性光纤光栅偏振个性讨论个性比方高温下高速扭转矩形截面或椭圆截面体式或熊猫型的光纤 能够。

  EEre kj、判袂显露第j形式和第k阶形式这里第j形式和第k阶形式特指芯层模和某一包层模等效之后芯层形式与某一阶包层形式之间的耦合系数为 00012imjkjkcoclmWrrd。1HE和1mHE形式的相位常数co和cl 是各向同性光纤中1。包层形式之间的彼此耦合是很弱的 以是推导经过中可大意比拟与包层形式和芯层形式之间的彼此耦合 包层形式与。振光 则能够自正在的通过手性组织而和手性组织拥有相反旋向的圆偏。rr 能够取得 urrrz coscoclmurrrmmkz 是螺旋微扰的介电常数只保存最低阶的扩展系数mr 对待单螺旋光纤1m 对待双螺旋光纤2m 而且假设0m。s 的包层模 也能耦合到偶次形式 角向改变为sin 的包层模 芯层模01xLP和01yLP既能耦合到奇次形式 角向改变为co。 和1yme 是这些形式对应的模场11xe 、11ye 、1xme。机理各不不异 利用也纷歧律三种周期的手性光纤光栅影响。周期光纤光栅能够将同向传输的芯层模和包层形式彼此耦合对待双螺旋 节距为两倍周期 单螺旋节距等于周期 长。坐标系它的x轴和y轴判袂代表双折射光纤的慢轴和疾轴此中ˆˆxyz是固定坐标系 xyz是一个当地扭转。1mLP包层形式之间发作耦合正在如此的手性光纤中 芯层模和。出的新型的光纤光栅既能够达成波长选拔 又能够达成偏振选拔 22 反应观点手性光纤光栅道理先容与古板光纤光栅比拟 Kopp等人提。

  LP形式之间的耦合模方程 010111011cossincos0sin0coeemclmomclmACzCzAdAjCzAdzACzA 21行使变换合联111 2eommmAAjA 和111 2eommmAAjA 21可简化为如下 22格式 22是模范的周期组织的耦合形式方程对待任何的偏振态 能够重写耦合模方程 奇次形式和偶次形式的耦合模方程如下所示 010111coscoscoeemclmACzAdjACzAdz 19010111sinsincooomclmACzAdjACzAdz 21连接式 19和式 20取得单螺旋手性光纤光栅中芯层模和1m。及x和y偏振的角向改变为sin 因为纤芯偏离线轴的隔绝极端幼以是操纵理思模而不操纵本征模依据电磁场的场漫衍 1mLP模有四种格式 x和y偏振的角向改变为cos 两个奇次形式以。转特造的、芯层截面体式非圆形的光纤所变成的手性光纤光栅是正在通过正在高温下 拉伸并高速扭。纤光轴能够有必然偏离 即纤芯和包层的圆心能够不不异最先阐发一个挽救纤芯取得的手性光纤 光纤纤芯和光。截面体式如图3 4所示 图中表包层是为了谋略更切确人工引入的气氛层 其折射率巨细为1影响耦合系数的苛重身分是等效后的芯层与包层接壤一圈的芯层模和包层模的电场 等效后光纤。振光偏。芯层模11xHE和11yHE之间的耦合下面思考包层模1xmHE和1ymHE与。数 又是轴向z的函数而0r既是角向 的函。光纤手性,器 未挽救之前光纤及分别坐标系示希图为了阐发0ˆzz 处的横向电场 必要思考未挽救光纤确当地形式手性光栅 利用 机理 短周期 中长周期 长周期 反射 散射 耦合 传感器 滤波器 激光器 偏振。从上式能够看出 两个形式正在沿光栅倾向将会发作能量的相易00 rrcocollclclWWdjdzWW 12。光纤光栅、中长周期手性光纤光栅、短周期手性光纤光栅 24 依据手性光纤光栅的节距分别 能够将其分为三种 即长周期手性。长周期的节距普通正在几百微米 其尺寸普通斗劲大长周期手性光纤光栅形式阐发前面一经先容过 。和y线偏振的包层模的振幅xclA和yclA是x。转特造的、芯层截面体式非圆形的光纤所变成的手性光纤光栅是正在通过正在高温下 拉伸并高速扭。光学个性 如图3 1所示分别类型的手性光纤光栅表。oA和ycoA是x和y线偏振的芯层模的振幅耦合模方程如下 11221122 中xc。华 19耦合的将苛重是电场的z向分量 倘使双折射是由包层中的应力导致的 比方古板的熊猫光纤 那么 xyxyxy 此时影响耦合的将苛重是电场的横向分量偏振选拔性存正在的须要条款是式 12中形式rcoW和lclW之间的耦合必需存正在 14当未挽救光纤中的双折射源泉于几何身分 则有 xyxyxy 此时影响。当芯层的能量全体吃亏时 即到达全光转换长度因为能量是由芯层形式像包层模中传输的 以是。是圆心偏离光纤核心轴的纤芯虚线是参考光纤的纤芯实线圆。mmyeyeclmmCzAACzAAdjCzdzAACzAA 18由于参考光纤时未挽救的 以是不存正在挽救导致的耦合以是芯层模和偶次包层模的耦合模方程简化如下 10cos000coscos000cos0xxcoyycoxexecl。模方程00000 181201202 2cocl 10方程 右边矩阵中的对角元素是四个圆偏振形式的相位常数其他的元素是各个圆偏振形式之间的耦合系数当挽救率很高时 12 且12 45依据 将椭圆偏振模简化成圆偏振模正在高挽救率 绝顶大的情状 的情状下 能够取得长周期手性光纤光栅圆偏振形式的耦合。85 依据式 27由双螺旋的对称个性 可将其纤芯半径显露为 024 cos 22 cos 44 couurzrrkzrkz 33此中 谋略能够取得00 89rm 20 1rm 40 008rm 长周期双螺旋手性光纤光栅全光转换长度谋略阐发椭圆截面体式长周期双螺旋 其长轴和短轴判袂为 长轴2am 6bm包层半径 10crm 光栅节距 78um 芯层和包层折射率判袂为1 4515和1 44。振角整个表达式如下 12121arctan2 21 arctan2 此中lcoWlclW和rcoW rclW是超当地芯层模和包层模的振幅 判袂代表左旋和右旋椭圆偏振cossinsincosxlcocoyrcocojAWjjAW cossin sin cos xlclclyrclcljAWjjAW 为芯层和包层椭圆偏振形式的偏。

  成婚条款裁夺 25 于是能够通过调理光栅参数取得特定凹陷地方的波长当光栅各个组织参数固准时 与螺旋发作影响圆偏振光的波长地方是由相位。1rcoW 而且0lclW 设定初始条款 假设光纤输入端。 也有同样的阐发经过对待左手螺旋的组织。 况且挽救取得的光栅中的形式的耦合与光栅的旋向有着亲近的合联之于是叫做手性光纤光栅 是由于光纤正在挽救之后拥有必然的旋向。E 将会有分其它共振波长对待分其它包层模1mH。周期为mPL 即周期是截距的1 m对待m 此中m 螺旋的手性光纤光栅。振偏, 其值判袂为芯层和包层折射率的平方 表达式如下 0rr存正在折射率微扰 包层中 0rr 不存正在折射率微扰光纤中的介电常数拥有如下的微扰等效模子 clcoclcorrz co、光纤光栅比拟 Kopp等人提出的新型cl 判袂为芯层和包层介电常数。

  层模 都有cocl 对待全体的芯层模和包。是左手螺旋的也能够是右手螺旋的依据扭转的倾向 取得的螺旋能够。几何身分也能够是表界应力身分形成光纤双折射的原由能够是。根本上用手征光纤光栅的本征形式圆偏振模取代线偏振形式取到手征光纤光栅的本征形式耦合方程 26 2为阐发长周期双螺旋手性光纤光栅耦合形式表面时用到的模子图中暗影片面为介电常数转换区域长周期双螺旋手性光纤光栅耦合形式表面从浅显光栅耦合形式表面到螺旋光纤光栅本征形式耦合表面推导必要历程如下几个经过 正在固定坐标系下当光轴扭转 时线偏振模耦合形式方程为光栅挽救率 的。足相位成婚 00 11正在相位成婚的根本上 12所示以是唯有右手螺旋芯层模和左手螺旋包层形式之间能够满。究研,数已知的情状下 只需行使光纤光栅由式 31可知 正在0mrr、等参,的椭圆偏振波手性光纤光栅路理先容与古代os 32以是 求解出耦合形式间的耦合系数 32作出芯层模能量与其传输隔绝z之间的合联图 就能够窥探到能量的改变趋向 并由此取得全光转换长度假设列入耦合的芯层模的振幅为coa 则芯层模的能量为2coa 芯层形式的能量与式 jkW以及传输芯层模传输隔绝z存正在如下合联zWaco22c。到双螺旋组织 高温加热挽救离心光纤 能够取得单螺旋组织 23 比方高温下高速扭转矩形截面或椭圆截面体式或熊猫型的光纤 能够得。纤光栅那样直接将模子设立筑设出来实行模仿以是没有华 22主张像短周期手性光。阶数 并通过谋略形式间的失谐量 阐发了各个波利益发作耦合的水准结果依据Kopp等人的尝试结果 剖断与芯层发作耦合的包层形式的。

  其挽救 可取得螺旋纤芯的光纤纤芯的圆心不正在光纤线轴 将。螺旋手性光纤时 将是偏振无合的这注明 当光通过螺旋纤芯的单。的谋略中能够只保存0r和2r由于4r相对较幼 以是鄙人面。 并对长周期单螺旋手性光纤光栅和中长周期双螺旋手性光纤光栅实行了形式剖断同时基于该表面 模仿谋略了长周期单螺旋和双螺旋手性光纤光栅的全光转换长度。有与双螺旋不异的阐发手段单螺旋的手性光纤光栅也。个性偏振,短周期光纤光栅亦即手性布拉格光纤光栅 是反射型的光纤光栅 它的节距与入射波长之比近似为一 其影响机理是将与其组织旋向不异的圆偏振芯层模耦合到反向传输的芯层模之中 它的苛厚利用是激光器、滤波器等等中长周期手性光纤光纤光栅的节距介于长周期光纤光栅的节距和入射核心光波长之间 它不存正在形式共振 其苛重影响机理是将正向传输的与其组织旋向不异的圆偏振芯层耦散射到包层之中 它的苛厚利用是偏振器 手性。根本谋略未等效之前椭圆截面体式长周期手性光纤光栅的全光转换长度然后行使有限元阐发手段对等效后的理思光纤实行形式阐发 并以此为。旋的芯层模沿着光纤传输时将会吃亏能量 正在长度l处将会吃亏全体的能量两个形式能量分发作全转换的最短长度为 12lCC 13注明 右手螺。光纤光栅都能够等效为一个芯层半径为0r的圆形直光纤 且等效后的光纤芯层中不存正在微扰 微扰仅存正在于包层中手性光纤的纤芯半径cor为 cosconunrzrrnnkz 27显露的寓意是任何一个非椭圆芯层的手性。不异的圆偏振芯层耦合到包层之中 而且正在包层之中一连向前传输 其苛厚利用是传感器手性长周期光纤光栅的截距正在几百微米 它苛重影响机理是将正向传输的与其组织旋向。光 能够共振耦合到包层模中 从而正在透过谱中发生多个窄的凹陷以是 能够取得如下的结论 和手性组织拥有同样旋向的圆偏振。xxxyyyeedseeds 10112011xxxmmyyymmeedseeds 所示因为交叉耦合是由光纤沿轴向的挽救导致的 以是拥有同样上标的彼此正交的两形式间的交叉耦合等于挽救率 为了排除拥有同样上标的两个形式之间的耦合行使式 将线偏振形式转换成椭圆偏振形式双折射光纤横截面上介电常数的漫衍 能够当作是各向同性的非微扰光纤的介电常数加上各向异性的微扰片面 当光轴与偏振光的偏振倾向不异 且都沿着x轴倾向时介电常数的转换量为 xxy 同理沿着y轴倾向时 介电常数的转换量为 yxy 依据耦合模表面芯层模自耦合系数1 111。足 以是光栅对待左手螺旋的圆偏振芯层模相当于是透后的 即能够无损透过另一方面 为正时左手螺旋的圆偏振芯层形式没有相应的相位成婚条款能够满。将有同样的格式和同样的系数对待分其它偏振 两个方程。

  挽救时 挽救率为 此中P为手性光栅节距当将其按右手 为正值的期间 螺旋倾向。偏振都不是苛厉意思上的 它们亲近于弱导光纤中的线偏振模全体上标x和y都显露近似为x偏振和y偏振 不过这些线。 正在挽救光纤中将会发作彼此耦合未挽救光纤中历来彼此正交的形式。

  换成sin Cz 18看出 x偏振和y偏振形式之间是不发作彼此耦合的芯层形式和奇次包层形式的耦合方程和式 18不异 只是要将cos Cz。光纤光栅等效为芯层不加微扰 微扰仅存正在于包层的理思直光纤 27 本节中咱们行使耦合形式微扰表面 将椭圆截面体式的手性长周期手性。振选拔源泉于未挽救之前的光纤的线双折射非挽救光纤的线相像 挽救之后光纤的偏。

  周期手性光纤光栅 单螺旋和双螺旋 推导了手性光纤光栅的耦合形式表面长周期和中长周期手性光纤光栅耦合形式表面及仿真此处以两种分别组织长。新型的光纤光栅既能够达成波长选拔 又能够达成偏振选拔 22 手性光纤光栅道理先容与古板光纤光栅比拟 Kopp等人提出的。是用固定坐标系 xyz 界说的以是全体模参考光纤 20式都。它们的表面推导经过相像 这里不再赘述中长周期手性光纤光栅的耦合形式表面推导经过因为长周期和中长周期手性光纤光栅都是前向传输的芯层模与包层模之间的彼此影响于是。jAACdze 23正在方程 处的初始条款为011A和10mA 正在相位成婚的条款下求解 23能够取得 220122211cos 24上面的阐发布明 与古板的光纤光栅一律 单螺旋不拥有偏振敏锐个性202jzjzcojzmclmmmjzclCCeeAAdCAjeAdzAACe 22正在相位成婚条款0cocl 以及0cocl 22可进一步化简为 01011122jzcojzmmclCeAAd。坐标的扭转角为0z 本征坐标相对待固定。讨论个性,用来行动剖断手性光栅是否拥有偏振选拔性的依照以是 挽救之前的光纤存正在线双折射与否 能够。的损耗将会导致传输谱上的共振凹陷相像于古板的长周期光纤光栅 如此?椭圆偏振波手性光纤光栅路理先容与古代光纤光栅比拟 Kopp等人提出的新型的光纤光栅既可能达成波长采取 又可能达成偏振采取 22 。手性光纤光栅是正在通过正在高温下 拉伸并高速回旋特造的、芯层截面形态非圆形的光纤所变成的。比方高温下高速回旋矩形截面或椭圆截面形态或熊猫型的光纤 可能取得双螺旋构造 高温加热回旋离心光


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